文档介绍：湖南大学
硕士学位论文
虚拟家居设计系统中笔式交互的应用与实现
姓名:邢双秋
申请学位级别:硕士
专业:软件工程
指导教师:戴国忠
20050101
摘要本文以虚拟家居设计系统为应用目标,以笔式交互在虚拟家居设计系统中的应用为主要研究内容,将基于笔交互的自由勾画技术和概念设计过程中的草图设计技术相结合,并利用己有的手势识别技术,系统研究了虚拟家居系统中笔式交互的交互任务、交互过程模型和交互技术,具体包括:建立了手势知识库;研究了虚拟家居系统中从草图绘制到三维漫游过程中的约束求解技术等。本文为笔式交互在家居设计系统中应用提供了参考原型,基于笔交互的虚拟家居设计展示系统己经投入使用,并取得较好的效果。主要工作和内容总结如下:治隽诵槟饧揖酉低秤τ霉讨薪换サ闹匾P裕芙崃诵槟饧揖酉低持械交互任务,研究了系统信息构造过程中用户的思维模型和对象模型,分析了基于语音和笔的多通道交互草图低辰缑婺P偷挠诺愫筒蛔悖攵匀巫葱畔提出了三维交互雕刻范式,并研究了雕刻范式和笔纸范式的关系,针对笔纸范式提出了基于眼睛和笔的多通道草图低辰缑婺P秃褪迪痔逑怠治隽诵槟饧揖酉低持杏τ帽适浇换サ挠攀疲岢隽讼低持械慕换ト挝瘢研究了虚拟环境中相关的交互技术:包括手势识别技术、约束求解技术和实时反馈技术,并给出了手势识别和约束求解的算法:分析了系统中的三维实时反馈技术,研究了系统三维反馈和渲染和实现过程,研究了实时交互的实现策略及相关技术。魑R陨涎芯康难橹ぁ1疚目7⒘艘桓黾揖由杓普故鞠低矰。该系统目前已经投入市场。关键词:多通道交互;笔式交互;草图;手势;三维交互;约束求解
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。多通道用户界面是实现自然、高效的人机交互的关人机交互—是研究人、计算机以及它们相互影响的技术。人机交互是计算机与人褂谜之间通信和对话的接口,是计算机系统的重要组成部分。计算机的发展,推动着人机接口技术和人机界面的发展。从计算机早期的面板开关、显示灯和穿孔纸带等交互装置,发展到今天的视线跟踪、语音识别、手势输入、感觉反馈等具有多种感知能力的交互装置。人机界面经历了手工操作、命令语言和图形用户界面的三个阶段。图形用户界面是当前广泛流行的人机界面,它的发展和应用是计算机技术重大成就之一。人机交互虺迫嘶缑是计算机学科中晟年青的分支学科之一。它是计算机科学和认知心理学两大科学相结合的产物,它涉及当前许多热门的计算机技术,如人工智能、自然语言处理、多媒体系统等,同时也是吸收了语言学、人机工程学和社会学的研究成果,是一门交叉性、边缘性、综合性的学科。而随着计算机应用领域的不断扩大,广大的软件研制人员和计算机用户愈为迫切地需要符合“简单、自然、友好、一致”原则的人机交互环境【縄事实上,几乎所有优秀的系统设计和成功的软件产品都必定涉及到友好的人机交互。近年来计算机硬件技术的迅速发展和制造工艺水平的提高,计算机系统向拟人化和微型化、随身化方向发展,如何现实人机高效合作,以自然的方法和计算机交流成为此发展路上必须解决的关键问题。多通道用户界面【充分利用人的多种感觉通道和运动通道,以并行、非精确方式与计算机系统进行交互,旨在提高
埽罗——爻一三卜一弋芝兰:兰兰/.R谎鄄贰!——一手卜—一人机界面从命令行界面发展到界面,并最终发展为多通道界面。⒚钚薪缑婷钚薪缑媸亲钤绯鱿值娜嘶缑妗T谡庵纸缑嬷校吮豢键技术。成操作员,机器只作出被动的反应,人只能使用手~种交互通道通过键盘输入信息,界面输入只能为静态单一字符。因此,这种人机界面交互的自然性和效率都很差,命令行界面可以看作为第一代人机界面.⑼夹斡没Ы缑鎃缑妫匆源翱、图标、菜单和指点装置;〉娜嘶缑婕际酢缑婵煽作是第二代人机界面,是基于图形方式的人机界面。在疢缑嬷校吮怀莆用户,人机通过对话进行工作,但用户也只能使用手这种交互通道输入信息。在界面中,界面输出为静态/动态二维图形/图像及其他多媒体信息。与命令行界面相比,,计算机道用户的输入带宽大大提高,但从用户到计算机的通信带宽仍然受到限制,即计算机加工和呈现视觉、听觉的信息虚拟家居设计系统中笔式交互的应用与实现命夸行齐面/图命令行界面概念模型界面概念模型用户一
.合/———、‘\】手—叫童壁芑蔿通—一语音田制——弋识唔胄派諰一﨤~——一眼神。觳贰!语音、手势、眼神、表情等与计算机系统进行协同工作。交互通道之间有串行/并海簉—一的能力与人机交互的能力是不相称的。这种不相称来自于硬件的限制和人的交互通道与对象操作问的不匹配。近年来,计算机输入输出装置在数量和能力上迅