發(fā)布時(shí)間：2020-12-09 12:33

　　魚缸和魚對(duì)人的身心健康有積極的作用。魚缸具有舒緩作用,觀察魚類會(huì)產(chǎn)生放松效果,且會(huì)吸引人的注意力。此外,魚缸也是中國家庭常見的觀賞設(shè)備,構(gòu)造比較簡單、成本也不高。本文研發(fā)了一種基于真實(shí)魚缸的混合現(xiàn)實(shí)(Mixed Reality,MR)系統(tǒng),將真實(shí)的魚缸環(huán)境與虛擬的水下世界有效融合,提供一個(gè)有趣的混合現(xiàn)實(shí)環(huán)境,用于開發(fā)兒童英語學(xué)習(xí)、孤獨(dú)癥譜系障礙(ASD,原稱自閉癥)兒童的認(rèn)知康復(fù)訓(xùn)練等應(yīng)用系統(tǒng)。本文研發(fā)的MR魚缸系統(tǒng),在真實(shí)魚缸后側(cè)的玻璃中間固化有液晶調(diào)光膜,用作投影幕布,投影畫面可投在上面與真實(shí)魚缸內(nèi)的場景融合。而在魚缸前面的玻璃上則嵌有紅外觸摸框,將魚缸表面變身為觸控交互面板。在MR魚缸系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中,如ASD兒童的認(rèn)知康復(fù)訓(xùn)練的實(shí)際應(yīng)用中,我們發(fā)現(xiàn),由于玻璃和水的折射影響,投影在液晶調(diào)光膜的內(nèi)容在到達(dá)人眼時(shí)會(huì)產(chǎn)生位置的“漂移”,導(dǎo)致不同用戶在魚缸前的不同位置進(jìn)行觸控交互時(shí),存在“所觸非所見”的現(xiàn)象,即產(chǎn)生觸控交互不準(zhǔn)的問題。此外,魚缸內(nèi)真實(shí)魚類的來回游動(dòng),對(duì)虛擬場景造成一定的遮擋,使用戶無法有效地獲取虛擬場景信息。為此,本文研究了混合現(xiàn)實(shí)魚缸系統(tǒng)及其交互技術(shù)。歸納的,本文的主要... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?ＭＲ魚缸的應(yīng)用??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???第２章基礎(chǔ)知識(shí)??２．１光的折射??光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，由于光線在兩種不同的物質(zhì)中，其傳播??速度是不同的，所以在不同介質(zhì)的交界處，光線的傳播方向會(huì)發(fā)生改變，從而發(fā)??生偏折，產(chǎn)生折射現(xiàn)象，如圖２－１左圖。在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。??Ｔ??圖２－１光的折射現(xiàn)象（左）以及斯涅爾定律（右）圖示??在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，我們利用斯涅爾定律（Ｓｎｅｌｌ’ｓ?Ｌａｗ）表示光的折射現(xiàn)象。??斯涅爾定律是描述光或其他的波，在發(fā)生折射時(shí)，入射角與折射角關(guān)系的一個(gè)公??式。斯涅爾定律的公式表示為：》ｉｓｉｎ０ｉ?＝?ｍｓｉｎ沒２，其中１１丨，ｎ２分別是發(fā)生折射前??后兩種介質(zhì)對(duì)應(yīng)的折射率，０１和０２則是入射角和折射角，如圖２－１右圖。在一般情??況下，真空（或空氣）的折射率默認(rèn)為１，其他介質(zhì)的折射率則比真空都要大，??也就是ｎ＞ｌ。常見的介質(zhì)，比如水的折射率是１．３３，一般的玻璃的折射率是１．５。??２．２?Ｋｉｎｅｃｔ基礎(chǔ)知識(shí)??Ｋｉｎｅｃｔ是微軟推出的一款體感攝像頭外設(shè)，包括彩色攝像頭、深度傳感器（可??用于面部表情和動(dòng)作識(shí)別），以及多點(diǎn)陣列麥克風(fēng)（可用于語音識(shí)別），可以識(shí)??別玩家的動(dòng)作及語音，進(jìn)行體感類游戲及語音識(shí)別等等。??９??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???２．２．１?Ｋｉｎｅｃｔ?坐標(biāo)系??Ｋｉｎｅｃｔ有三個(gè)坐標(biāo)２間：相機(jī)空間（Ｃａｍｅｒａ?Ｓｐａｃｅ）、深度空間（Ｄｅｐｔｈ?Ｓｐａｃｅ）??以及彩色空間（Ｃｏｌｏｒ?Ｓｐａｃｅ）。??１?？相機(jī)空間（Ｃａｍｅｒａ?Ｓｐａｃｅ）??相機(jī)空間坐標(biāo)系指的是，以Ｋｉｎｅｃｔ紅外相機(jī)中心為原點(diǎn)的３Ｄ空間坐標(biāo)系，如??圖２－２。相機(jī)空間的坐標(biāo)系是跟現(xiàn)實(shí)世界一致的坐標(biāo)系統(tǒng)，其坐標(biāo)單位是米（ｍ），??可用于人體骨骼追蹤、三維重建等等。???｝ｙ??????，??■／ｚ??圖２－２?Ｋｉｎｅｃｔ相機(jī)空間坐標(biāo)系??２．深度圖像空間（Ｄｅｐｔｈ?Ｓｐａｃｅ）??深度圖像空間用來描述深度圖像的信息。ｘ代表列，ｙ代表行，（ｘ，ｙ）表示??深度圖像上某一列某一行，對(duì)應(yīng)的一個(gè)像素坐標(biāo)。ｚ表現(xiàn)為深度圖像上的灰度，是??深度相機(jī)測得的深度或者說距離，是物體到紅外相機(jī)光心的距離，也就是物體到??相機(jī)空間坐標(biāo)系ＸＯＹ平面的距離，所以物體在深度空間的ｚ值，與相機(jī)空間中的??ｚ值一致。在某些情況下，需要ｚ值才能將深度圖像空間映射到其他空間。??３．彩色圖像空間（ＣｏｌｏｒＳｐａｃｅ）??彩色圖像空間用來描述彩色圖像的信息，類似深度圖像空間。ｘ代表列，ｙ代??表行，（Ｘ，ｙ）表示彩色圖像上某一列某一行，對(duì)應(yīng)的一個(gè)像素坐標(biāo)。彩色相機(jī)??和紅外相機(jī)并不在Ｋｉｎｅｃｔ的同一位置，所以二者觀察的視角并不相同，此外彩色??圖像和深度圖像的分辨率也是不同的，所以兩個(gè)圖像直接不能按照像素直接進(jìn)行??對(duì)應(yīng)。??對(duì)于Ｋｉｎｅｃｔ不同空間的坐標(biāo)，Ｋｉｎｅｃｔ?ＳＤＫ提供了一些方法來方便開發(fā)者進(jìn)行??坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，這些方法位于Ｋｉｎ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于3D計(jì)算機(jī)視覺的魚類行為分析研究[J]. 湯一平,劉森森,石興民,鐘羽云.  高技術(shù)通訊. 2015 (03)
[2]基于單攝像機(jī)視頻的魚類三維自動(dòng)跟蹤方法初探[J]. 徐盼麟,韓軍,童劍鋒.  水產(chǎn)學(xué)報(bào). 2012(04)
[3]三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的非線性模型[J]. 曾文憲,陶本藻.  武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2003(05)



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