朱杰等�基于数据手套的虚拟手显示基于数据手套的虚拟手显示朱杰夏青�信息工程大学测绘学院,郑州,!∀!#,勾∃%&∋()∗一)。+一,−.)%/0摘要�本文基于12)345构建了符合人体运动规律的虚拟手的显示模型,通过三维图形学技术和骨骼蒙皮技术解决了皮肤表面变形问题,利用数据手套获取手各关节运动数据,根据关节运动限制对所获取数据进行处理,实现了虚拟现实系统中基于虚拟手的人机交互性。关锐词�虚拟现实几何变换骨骼蒙皮数据手套67)8(∃9&:;%<=(∗>?:&4&%≅)Α:∃)∋%38:>:4&%≅)ΒΧΔΕ(),ΦΓΗΙ(3�Γ3∃>(>?>)%<∃?∗;咖3ϑ:3∋Κ叩9(3ϑ,Γ3<%∗/:>(%3Λ3ϑ&3优33ϑΔ3(≅)∗∃(>;,Β7)3ϑΜ7%?!∀∀!#0ΗΑ∃>∗:Ν>�67(∃9叩)∗:3:&;∃(∃)∃:∋(∃9&:;/%∋:&%<≅Ο∗’>Δ:&ϑ&%≅)Α:∃)∋%319)345,:Ν)%∗∋(3ϑΠ(>77?/:3/%≅)/)3>∋(∃)(9&(3:&;.Η3∋∃%&≅)>7)9∗%Α&)/%<∃Θ(3∃?∗(触))∋(∃>%∗>(眠?∃(3ϑ−8ϑ∗:97>))73%&%ϑ;:3∋Α%3))%≅)∗∃Θ(3>))73%&%ϑ;.Δ∃)8:>:4&%≅)>%ϑ)>/%≅(3ϑ∋:>:%<Ρ%(3>∃,:3∋∋):&Π(>7>7)∃)∋:>::Ν)%∗∋Π(>7&(/(>:>(%3%<Ρ%(3>∃/%≅)/)3>,∗):&(Μ(3ϑ(3>)∗:Ν>(%31<7?/:3:3∋)%/9?>)∗Α:∃)∋%3≅(3?:&ϑ&%≅)(3≅(∗>Δ:&∗):&(>;∃;∃>)/.Σ);Π%∗∋∃�≅(”?:&∗):((>;Τϑ)%/)>∗;>∗:3∃<%3力ΤΑ%3))%≅)∗∃Θ(3Τ8:>:4&%≅)勺#Υ雀旨Ε5,.阵刁手是人与外界进行物理接触及意识表达的主要媒介。人与计算机进行交互的传统接口设备无非就是键盘、鼠标等只能限制手在桌面上或一个小区域内进行简单运动控制的设备,然而作为表达意识的主体—手的自然运动被牺牲了,并没有让人脑更好的解放出来,妨碍了人们对系统控制意识表达的全面性与灵活性。虚拟现实技术�≅讯?:&ς):&(>;0的出现,实现了人和数字化世界之间的交互,人的大脑作用充分得到发挥,主体地位得到体现。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,利用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。这种虚拟现实技术带来了人机交互的新概念、新内容、新方式和新方法,使人机交互的内容更加丰富、形象,方式更加自然、和谐。#基于12%345的骨骼生成算法#.Ο手指关节的层次描述手指一般为三个指节构成,即有三个关节,如图Ο所示,Η、Ω、Ξ三处分别为指根处关节、指中关节和指上关节。根据骨骼的逻辑结构,在空间坐标系中描述它们的位置关系和各自的姿态。如图所示�图中骨骼ΗΩ与骨骼ΩΞ互为父子关系,图Ο左所示的是骨骼ΩΞ自身的旋转Τ图Ο右所示的是骨骼ΗΩ的旋转。第一作者简介�朱杰�ΟΨΖ−一,男,信息工程大学测绘学院硕士研究生,主要研究方向为虚拟现实,人机交互。第十四届全国图象图形学学术会议图&左所示的情况较容易实现,根据点绕任意轴旋转的原理,只需记录子骨胳的三个旋转角度即可�绕[轴的旋转角∗%>[、绕∴轴的旋转角∗%>.;和绕Β轴的旋转角∗%>Μ。然后对代表骨头的相应关键点的坐标左乘相应的矩阵就可以了。图Ο右所示的情况涉及到父子逻辑关系的表示,因而不能简单直接与旋转矩阵相乘,需要分清层次关系。其中,当父骨骼ΗΩ的末端从Ω运动到Ω’,这和图左介绍的情况是一样的,可以直接使用矩阵相乘。但是子骨胳的末端从Ξ运动到Ξ’它是由两根骨骼的旋转产生的组合效果。我们可以把它看作两次旋转的叠加�第一次是骨骼ΩΞ自身的旋转,第二次是骨骼ΗΩ旋转带动骨骼ΩΞ的旋转。因此,第一次旋转过程由于是骨骼ΩΞ自身的旋转,应用点绕任意轴旋转的方法,Ξ点坐标和旋转矩阵相乘Τ第二次旋转的实质是Ξ点绕Ω点旋转的同时,Ω点绕Η点旋转,需乘上Ω点绕Η点旋转的旋转矩阵。整体旋转过程可用如下公式表示�算,所以新算法的整体速度有所提高。#.#骨骼的绘制在骨骼绘制之前,需要对骨骼进行初始化。初始化工作包括各个骨头的长度、旋转角度、平移量、以及层次结构的初始化。也就是要根据人体骨骼的生理结构赋予每根骨头以初值。这里要注意的是赋好初值的骨骼模型的姿态应该与蒙皮的初始状态恰好吻合,否则无法完成下一步的变形。在12)345中进行骨骼绘制,是根据以...
