5.1.2 数据手套
手是人与外界进行物理接触及意识表达的主要媒介。当人与计算机控制系统进行交互操作时,传统的输入输出接口设备,如键盘、鼠标等只能限制手在桌面上或一个小区域内进行简单的运动控制,而表达意识的大多数手的自然运动被牺牲了,妨碍了人们对系统控制意识表达的全面性与灵活性。因此,一种基于VR技术的应用诞生了——数据手套。数据手套可以跟踪操作者灵活多变的手势及空间方位,使操作者自然而然地将自己的意识传送至计算机。因此数据手套作为一种重要的人机交互接口,广泛地应用于虚拟现实的研究领域中。
5.2 虚拟现实系统的功能以及应用虚拟现实系统按其功能高低大体分为4类:
一是桌面虚拟现实系统,也称窗口中的VR。它主要在台式计算机上实现,所以成本低,功能也最简单,主要用于CAD、CAM、建筑设计、桌面游戏等领域。
二是沉浸虚拟现实系统,如各种用途的体验器,使人有身临其境的感觉,各种培训、演示以及高级游戏等用途均可用这种系统。
三是分布式虚拟现实系统,它在因特网环境下,充分利用分布于各地的资源,协同开发各种虚拟现实的利用。它通常是沉浸虚拟现实系统的发展,也就是把分布于不同地方的沉浸虚拟现实系统,通过因特网连接起来,共同实现某种用途。美国大型军用交互仿真系统NPSNET以及因特网上多人游戏MUD便是这类系统。
四是增强现实或混合现实系统。它是把真实环境和虚拟环境结合起来的一种系统,既可减少构成复杂真实环境的开销,又可对实际物体进行操作,真正达到了亦真亦幻的境界,是今后的发展方向之一。
第六章数据传输技术应用
6.1 虚拟现实的技术的组成
虚拟现实系统中包括人件(HumanWare) 、媒体件(MediaWare) 、数据件(DataWare)和网络件(NetworkWare) 4部分。人是虚拟现实系统的“核心”,人能与虚拟世界对话,体验虚拟世界的临境感,人的参与使虚拟现实更为重要。媒体件将从听觉、视觉和触觉得到的信息加以综合,并以和谐的形式进行反馈处理。数据件和网络件是指在虚拟现实中需要进行双向会话和数据交流,必须依赖面向对象的数据库和网络通讯等基础设施。
6.2 数据手套实现的一般机理
数据手套是虚拟现实系统的重要组成部分,是一种通用的人机接口,其直接目的在于实时获取人手的动作姿态,以便在虚拟环境中再现人手动作,达到理想的人机交互目的。数据手套实现的关键在于手掌、手指及手腕的各个有效部位的弯曲、外展等测量以及在此基础上的姿态的反演。完成反演主要取决于人体手部姿态的建模,最根本的就是,确定传感器测量数据和手部各关节运动姿态的对应关系。
6.3 虚拟现实的关键技术
数据手套实现的关键技术包括以下几个方面: 6.3.1动态环境建模技术
虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容。动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据,并根据应用的需要,利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型,以求有真实感。三维数据的获取可以采用CAD 技术(有规则的环境) ,而更多的环境则需要采用非接触式的视觉建模技术,两者的有机结合可以有效地提高数据获取的效率。
6.3.2实时三维图形系统和虚拟现实交互技术利用实时三维图形系统,可以生成有逼真感的图形,图像具有三维全彩色、明暗、纹理和阴影等特征。虚拟现实是一种交互式和先进的计算机显示技术,双向对话是它的一种重要工作方式,为虚拟环境提供了一种新的人机接口。
6.3.3传感器技术虚拟现实的交互能力,例如,显示以及拾取技术,均依赖于传感器技术的发展。而现有的传感器的精度还远远不能满足系统的需要。例如,数据手套的专用传感器就存在工作频带窄、分辨率低、作用范围小、使用不便等缺陷,因而寻找和制作新型、高质量的传感器变成了该领域的首要问题。
6.4开发和系统集成技术工具
虚拟现实应用的关键是寻找合适的场合和对象,即如何发挥想象力和创造力。选择适当的应用对象可以大幅度地提高生产效率、减轻劳动强度、提高产品开发质量。为了达到这一目的,必须研究虚拟现实的开发工具。例如,虚拟现实系统开发平台、分布式虚拟现实技术等。由于虚拟现实中包括大量的感知信息和模型,因此系统的集成技术起着至关重要的作用。集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别和合成技术等等。
参考文献
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[2] 王智, 潘强, 邢涛. 面向物联网的实体实时搜索服务综述[D].中国科学院上海微系统与信息技术研究所. 2009.
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[5] 李琪,白英彩,曾芬芳;一个虚拟手原型的实现[J];上海交通大学学报;1999年11期
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