發(fā)布時(shí)間：2020-10-09 19:47

　　 人機(jī)交互(Human-Computer Interaction),簡稱HCI,是研究人與計(jì)算機(jī)信息交換過程的一門技術(shù)。人機(jī)交互技術(shù)的功能主要依靠具有輸入輸出功能的外部設(shè)備和相應(yīng)的軟件來完成。其中突出代表為互動(dòng)投影技術(shù)�；�動(dòng)投影技術(shù)是通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺處理手段和多媒體投影顯示技術(shù),為參與者營造出一種動(dòng)態(tài)的、高科技全新概念的互動(dòng)體驗(yàn)�；�動(dòng)投影技術(shù)的出現(xiàn),既是科學(xué)技術(shù)革命的深入和發(fā)展,也是改變和豐富現(xiàn)代社會精神文明生活的需要。互動(dòng)投影系統(tǒng)通過參與者的肢體動(dòng)作與投影圖像進(jìn)行互動(dòng),可以產(chǎn)生各種特殊效果,讓體驗(yàn)者進(jìn)入一個(gè)虛擬與現(xiàn)實(shí)相融合、似真似幻的奇妙世界。做為一種新的展示媒體,互動(dòng)投影技術(shù)主要應(yīng)用于舞臺、劇院、媒體展覽機(jī)構(gòu)、展覽館、文化宮、新產(chǎn)品發(fā)布會等眾多場合。而目前大多數(shù)互動(dòng)投影采用的技術(shù)如Flash、DirectX本課題是基于Vega Prime技術(shù)的互動(dòng)投影的研究與應(yīng)用。當(dāng)前市場上互動(dòng)投影顯示效果大多數(shù)是借助二維圖像開發(fā)的,也就是說想制作一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)畫效果往往需要數(shù)量眾多的圖片。這不僅需要耗費(fèi)更多的時(shí)間來搜集資料,而且這種平面的畫面效果往往真實(shí)性較差,難以令人產(chǎn)生身臨其境的感覺。而本課題研究的內(nèi)容是通過Vega Prime技術(shù)開發(fā)一個(gè)互動(dòng)仿真游戲場景程序。場景中的對象均是由MultiGen Creator三維建模工具實(shí)現(xiàn),較以往二維的表現(xiàn)形式有著更為逼真的視覺效果。而且Vega Prime具有非常高的定制特性,用戶可以輕松方便地開發(fā)出滿足自己需求的仿真應(yīng)用。也可以自己開發(fā)仿真模塊,結(jié)合編寫的代碼及通過派生的自定義類來優(yōu)化仿真應(yīng)用。在本課題的仿真程序中,實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)移動(dòng)事件和模型碰撞檢測的反應(yīng)效果,結(jié)合互動(dòng)投影系統(tǒng)硬件模塊,通過攝像頭捕捉、分析、發(fā)現(xiàn)圖像(手部)變化的位置,模擬鼠標(biāo)消息發(fā)給最前臺的仿真場景窗口,觸發(fā)程序的鼠標(biāo)移動(dòng)事件,從而實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)移動(dòng)效果。最終達(dá)到人機(jī)交互的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹１疚牡闹饕�研究�?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：(1)研究虛擬現(xiàn)實(shí)和互動(dòng)投影的相關(guān)理論知識,掌握虛擬仿真的設(shè)計(jì)方法和包括MultiGen Creator和Vega Prime的相關(guān)開發(fā)軟件工具,為虛擬仿真場景的創(chuàng)建打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。(2)利用MultiGen-Paradigm公司開發(fā)的Creator虛擬建模工具創(chuàng)建本課題所需的三維模型,使最終出來的模型擁有高度優(yōu)化的視覺效果。模型最終保存為FLT格式文件,這也是MultiGen公司描述數(shù)據(jù)格式的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。通過該軟件功能完成模型的動(dòng)畫序列設(shè)計(jì),使仿真模型在場景運(yùn)行時(shí)呈現(xiàn)更好的動(dòng)態(tài)效果。(3)利用VegaPrime的用戶圖形界面工具Lynx Prime對Creato r生成的三維模型進(jìn)行仿真場景的高效創(chuàng)建和配置。最終保存為一個(gè)后綴為acf的文件,該文件在開發(fā)程序時(shí)需要調(diào)用到。(4)對Vega Prime所創(chuàng)建的ACF文件進(jìn)行二次開發(fā),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更高級的功能。在開發(fā)程序中,需要實(shí)現(xiàn)模型之間的碰撞檢測效果和鼠標(biāo)移動(dòng)事件產(chǎn)生的應(yīng)激變化。選擇合適的程序開發(fā)工具,結(jié)合VP特有的庫函數(shù),最終實(shí)現(xiàn)上述的程序功能。(5)實(shí)現(xiàn)開發(fā)程序與互動(dòng)投影系統(tǒng)硬件模塊的結(jié)合。配置好互動(dòng)投影系統(tǒng)各大單元組件的連接環(huán)境,導(dǎo)入開發(fā)程序模塊實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能,完成本課題的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。最后對全文進(jìn)行應(yīng)用總結(jié),同時(shí)提出以后的改進(jìn)方向。
【學(xué)位單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TP391.9;TP11
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題背景與來源
    1.2 互動(dòng)投影技術(shù)的國內(nèi)外研究狀況
    1.3 本文的主要工作及貢獻(xiàn)
    1.4 本文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)概論
    2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)仿真建模關(guān)鍵技術(shù)
    2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)仿真建模工具
        2.2.1 MultiGen Creator簡介
        2.2.2 MultiGen Creator組成模塊
        2.2.3 MultiGen Creator建模模塊
        2.2.4 MultiGen Creator場景建模過程
        2.2.5 MultiGen Creator模型數(shù)據(jù)庫
    2.3 視景仿真設(shè)計(jì)工具
        2.3.1 Vega Prime簡介
        2.3.2 Vega Prime基礎(chǔ)模塊
        2.3.3 ACF文件主要結(jié)構(gòu)
        2.3.4 Vega Prime設(shè)計(jì)流程
        2.3.5 視景仿真平臺性能比較
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于MultiGen Creator三維建模綜述
    3.1 視景三維模型創(chuàng)建
    3.2 三維模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    3.3 構(gòu)建模型動(dòng)畫序列
    3.4 制作水底仿真環(huán)境
    3.5 本章小結(jié)
第四章 LynxPrime視景仿真環(huán)境的構(gòu)建
    4.1 ACF文件創(chuàng)建與配置
    4.2 模型初始狀態(tài)配置
    4.3 仿真環(huán)境效果設(shè)置
    4.4 模型碰撞檢測設(shè)置
    4.5 本章小結(jié)
第五章 互動(dòng)投影系統(tǒng)開發(fā)程序設(shè)計(jì)
    5.1 互動(dòng)投影程序開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境
        5.1.1 開發(fā)環(huán)境
        5.1.2 運(yùn)行環(huán)境
    5.2 Microsoft Visual Studio軟件平臺工作環(huán)境
    5.3 VP開發(fā)的前期配置
    5.4 系統(tǒng)程序開發(fā)詳細(xì)設(shè)計(jì)
        5.4.1 VP應(yīng)用程序框架結(jié)構(gòu)
        5.4.2 自定義myApp類設(shè)計(jì)
        5.4.3 “模型與窗口的碰撞檢測”主要設(shè)計(jì)步驟及其實(shí)現(xiàn)代碼
        5.4.4 “模型與鼠標(biāo)移動(dòng)檢測”主要設(shè)計(jì)步驟及其實(shí)現(xiàn)代碼
    5.5 本章小結(jié)
第六章 互動(dòng)投影系統(tǒng)集成與測試
    6.1 互動(dòng)投影系統(tǒng)硬件環(huán)境
        6.1.1 信號采集單元
        6.1.2 信號處理單元
        6.1.3 成像單元
        6.1.4 輔助單元
        6.1.5 互動(dòng)投影系統(tǒng)硬件信號流程
    6.2 互動(dòng)投影硬件系統(tǒng)功能描述
    6.3 互動(dòng)投影系統(tǒng)軟件部分調(diào)試
    6.4 基于VP和普通開發(fā)效果比較
    6.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    總結(jié)
    展望
參考文獻(xiàn)
致謝

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本文編號：2834121