混合現(xiàn)實(shí)眼鏡的交互設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究.pdf

1、近些年來(lái)，越來(lái)越多的混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備被研制出來(lái)，不論是手持式還是佩戴式都層出不窮，而對(duì)于其交互手段、交互界面與應(yīng)用場(chǎng)景均尚在探索階段。其中混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備上的交互界面仍以二維界面為主，雖然簡(jiǎn)潔明晰但卻與用戶所處的三維空間不相符合；此外，對(duì)于此類(lèi)設(shè)備的交互手段研究相當(dāng)豐富，一部分以肢體、聲音及觸覺(jué)等人體感知的方法進(jìn)行交互，另一部分設(shè)計(jì)出增強(qiáng)媒介如帶有圖案（pattern）的筆等來(lái)進(jìn)行交互，方式不同而關(guān)鍵在于是否適合所設(shè)計(jì)的應(yīng)用環(huán)境及用戶體驗(yàn)是否良

2、好；多數(shù)增強(qiáng)與混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用都具有導(dǎo)入模型的功能，導(dǎo)入模型雖然方便卻不具有個(gè)性化，針對(duì)用戶在增強(qiáng)與混合現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景下進(jìn)行模型創(chuàng)建的研究也很多，如何避免用戶自身的建模能力不足又同時(shí)賦予用戶足夠的自由度則是主要的難點(diǎn)。本文圍繞這些問(wèn)題，主要針對(duì)（1）混合現(xiàn)實(shí)眼鏡的制作；（2）三維交互界面；（3）以手勢(shì)為主的交互手段；以及（4）應(yīng)用性廣泛的徒手三維建模場(chǎng)景進(jìn)行設(shè)計(jì)與評(píng)估。
　　本文完成的主要工作成果有：
　?。?）首先制作一個(gè)視頻

3、透視的混合現(xiàn)實(shí)眼鏡，為之后的研究工作做鋪墊。
　?。?）在自制的混合現(xiàn)實(shí)眼鏡下設(shè)計(jì)了調(diào)色盤(pán)菜單，并針對(duì)不同的思維模式設(shè)計(jì)了三種布局，分別是手掌召喚式菜單、目標(biāo)跟蹤式菜單及屏幕固定式菜單。
　?。?）針對(duì)虛擬物體的基本操控設(shè)計(jì)了以手勢(shì)為主配合頭部動(dòng)作的交互方式，并為了用戶更好的體驗(yàn)增加了頭部約束、骨骼小球和頂置提示板作為輔助功能幫助用戶交互。
　?。?）針對(duì)增強(qiáng)與混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中常用的模型使用，設(shè)計(jì)其獨(dú)特的建模方式，利用該

4、自制設(shè)備釋放雙手的特性，并參考雙手交互的三項(xiàng)原則，且針對(duì)前人工作中存在的不足提出了改進(jìn)方法，包括對(duì)用戶自身建模能力的優(yōu)化、支持無(wú)縫銜接建模時(shí)不同狀態(tài)的切換，和提高用戶創(chuàng)建定制模型的自由度，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了徒手三維建模的應(yīng)用場(chǎng)景。
　　每一部分的工作都通過(guò)詳細(xì)的用戶實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估，分別驗(yàn)證三維界面、三維操控與徒手三維建模的可行性與易用性。從用戶的反饋與記錄的數(shù)據(jù)中可以初步得出結(jié)論，本工作設(shè)計(jì)的調(diào)色盤(pán)菜單與基于手勢(shì)的交互可以應(yīng)用在眼鏡類(lèi)的混