增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的人機(jī)交互技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality，簡稱AR)技術(shù)通過視頻采集設(shè)備取得真實(shí)場景的圖像，同時(shí)生成虛擬的信息準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地注冊(cè)到真實(shí)的場景當(dāng)中，并通過視頻顯示設(shè)備呈現(xiàn)出來，從而達(dá)到虛實(shí)融合的目的。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、教育、文化娛樂等領(lǐng)域。
　　 隨著人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，人們不再局限于傳統(tǒng)的鍵盤、鼠標(biāo)的交互方式，努力探索更加智能、更加自然的交互方式。人手動(dòng)作和手勢(shì)是人類最直觀、自然的表達(dá)方式之一，蘊(yùn)含著非常豐富

2、的語義信息，用戶可以直接將人手作為計(jì)算機(jī)的輸入，通過人手的動(dòng)作或者手勢(shì)與機(jī)器交互。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身就是作為一種新型的人機(jī)交互的手段出現(xiàn)的，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中人手交互廣泛地?cái)U(kuò)展了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的交互方式，極大地提高增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用范圍，具有較高的研究意義。
　　 本文基于雙目視覺原理研究了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中通過指尖與虛擬物體進(jìn)行交互的技術(shù)，涉及到手勢(shì)圖像的分割、指尖的定位、交互方式三個(gè)方面，論文的主要工作是：
　　 1、在手勢(shì)分割階段

3、，針對(duì)膚色分割算法中存在的類膚色區(qū)域誤識(shí)別的問題，本文提出了膚色和背景模型相結(jié)合的分割算法，用背景模型來去除一部分類膚色區(qū)域。算法首先建立基于膚色統(tǒng)計(jì)的膚色模型和基于累計(jì)的背景模型，并分別用兩種模型對(duì)圖像進(jìn)行分割，同時(shí)更新背景模型，然后將兩者分割的結(jié)果進(jìn)行邏輯運(yùn)算，最后通過連通域劃分，得到最大的連通域即為分割出的手部圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種方法在簡單的環(huán)境下，能夠?yàn)V除類膚色區(qū)域(與手部不重疊類膚色區(qū)域)的干擾，滿足實(shí)時(shí)系統(tǒng)中手勢(shì)分割的要

4、求。
　　 2、在指尖定位階段，本文根據(jù)手指的形態(tài)特征，提出了一種基于距離的指尖識(shí)別算法。算法首先對(duì)分割出來的手部圖像進(jìn)行輪廓跟蹤，得到手勢(shì)的感興趣區(qū)域(Region of Interest，簡稱ROI)；對(duì)ROI進(jìn)行二次掃描，通過計(jì)算圖像的零階矩和一階矩得到手勢(shì)的重心，比較于勢(shì)邊界點(diǎn)與圖像重心的距離來判斷指尖的位置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種方法能夠準(zhǔn)確的找到人手的最凸的位置，快速的定位指尖。
　　 3、在交互階段，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)