基于传感交互的虚拟家装系统设计与实现
发布时间：2021-04-11 12:50
目前虚拟现实技术较为广泛的应用于室内装潢以及房地产销售领域,通过调研市面上相关软件的优势与不足,综合市场调研得到反馈需求,论文设计了一套基于传感交互的虚拟家装系统方案,给出了一种增强体验感的低成本可嵌入的传感交互方式。首先,论文设计了独立关卡即基于MPU6050陀螺仪的硬件控制部分,以低成本实现了虚拟现实交互中的传感交互。硬件控制部分可嵌入到实际物体中与虚拟3D物体进行实时角度姿态控制,MPU6050与Arduino主控板串口通信将数据打包,通过UDP协议将数据上传至Unreal Engine4（虚幻引擎）独立线程处理实现控制。在3D家具模型展示模块结合传统交互使系统在交互上体现多元性,同时也增添了趣味性与体验性。其次,为了增强真实性与体验感,传感交互硬件控制模块选用四元数法对实际物体空间姿态进行表示与解算,论文给出四元数与欧拉角换算过程及卡尔曼滤波算法流程,结合论文背景构造线性方程,校正角速度积分造成的误差,得到更优化的姿态数据,以提高嵌入式硬件设备跟踪3D模型的精确性。再者,论文以Unreal Engine4为虚拟家装系统开发平台,以BluePrints和C++为编程语言,实现虚拟...
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２虚拟现实人机交互研宂内容??Ｆｉｇ．１．２?Ｖｉｒｔｕａｌ?Ｒｅａｌｉｔｙ?Ｈｕｍａｎ－Ｃｏｍｐｕｔｅｒ?Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?Ｃｏｎｔｅｎ??
较为常见的有基于传感器设备的动作捕捉、手势控制、语音交互等。体验者做??出现实世界中自然且无需学习的行为即可对虚拟现实系统产生一定影响。??虚拟现实技术研宄的交互内容如图１．２所示，传感交互顾名思义是指基于??传感器使现实世界与虚拟世界产生检测－控制－反馈一系列交互，从而使真实感??与体验感得到增强。目前国内外多家公司推出了相应产品，如Ｗａｌｋｍｏｕｓｅ公司??推出的全向跑步机，信息由各种传感器采集并将数据传送至虚拟世界，数据到??达虚拟现实世界后得到相应反馈。但受到各种技术限制，自然的传感交互所带??来的体验感和现实世界还是有一定的差距。??传感器??￣￣?－Ｉ跟踪器????交互设备?—???ｍ?￣?ｉ－ｉ触、力觉反馈装置??人??机＿????交?厂手势姿态??互???■????方法学?自然ｉ吾言?１??一（三维抓取??一］三维导航??图１．２虚拟现实人机交互研宂内容??Ｆｉｇ．１．２?Ｖｉｒｔｕａｌ?Ｒｅａｌｉｔｙ?Ｈｕｍａｎ－Ｃｏｍｐｕｔｅｒ?Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?Ｃｏｎｔｅｎ??目前市面上传感交互产品造价十分高昂，故本文综合需求分析设计实现了??一个造价低廉同时具有一定体验性的基于传感交互的虚拟家装系统。??２??
且能满足基本家装功能如简单材质贴附，总体来说，适合业主自己做简单的３Ｄ??方案草图，软件很难实现复杂家具模型的构造以及逼真效果的渲染。ＳｋｅｔｃｈＵｐ??软件界面图如图１．４所示。??ｇ?？ｉ｜??？?９??Ｐ％Ｐ??．．．．，．ＣＯＴ?－纠??■??图１．４?ＳｋｅｔｃｈＵｐ软件界面图??Ｆｉｇ．１．４?ＳｋｅｔｃｈＵｐ?ｓｏｆｔｗａｒｅ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｄｉａｇｒａｍ??综合ＶＲＨｏｍｅ以及ＳｋｅｔｃｈＵｐ家装软件，可以看出逼真的渲染效果和较好的??体验感建立在较高成本的基础上，市面上所有家装软件几乎均可以完成视角漫??游、模型材质切换、户型设计等基础功能，但总体看，这些家装软件数据库中??模型数量较少且在视觉观感上的真实性与现实生活出入较大，在用户体验及相??关市场性上，一方面只能支持鼠标、键盘的传统交互，另一方面无相关家具购??买链接，一定程度上降低了用户体验感和市场粘性［８］。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Unity3d的虚拟现实家装系统的设计与实现[J]. 黄玮,余叶兰. 新余学院学报. 2017(03)
[2]基于UDK的数字校园虚拟现实引擎关键技术的研究[J]. 王涛. 软件工程师. 2014(04)
[3]虚拟现实（VR）技术在数字化校园建设中的应用及前景展望[J]. 郝艳娥,曾德骅. 电子测试. 2014(05)
[4]需求工程对于软件开发的重要性[J]. 李震,杨海亮,胡毅,马天丁. 计算机技术与发展. 2013(03)
博士论文
[1]面向智能家居的虚拟人交互方法与技术的研究[D]. 杜坤坤.北京科技大学 2015
[2]动态定位中的卡尔曼滤波研究[D]. 宋迎春.中南大学 2006
硕士论文
[1]手势交互技术在机舱虚拟现实中的应用研究[D]. 卢兴泉.大连海事大学 2017
[2]虚拟现实系统中人机交互技术研究[D]. 李辰龙.浙江大学 2017
[3]基于虚拟现实环境中自然光照实时渲染的方法研究[D]. 胡丹玲.吉林大学 2016
[4]工程制图虚拟实验室的设计与研究[D]. 汪明.西南科技大学 2016
[5]基于传感设备的人体健康数据可视化研究[D]. 李慧康.东南大学 2016
[6]虚拟整体手术室交互展示的设计与实现[D]. 栾宁.北京工业大学 2016
[7]基于Arduino与LabVIEW的智能厂房环境监控系统[D]. 汪新舜.大连理工大学 2016
[8]无线笔式交互系统设计[D]. 路远.重庆大学 2016
[9]基于Unity3D的物联网演示系统的设计与实现[D]. 王亚瑞.电子科技大学 2016
[10]基于虚拟现实技术的数控车床仿真系统的研究与开发[D]. 王广官.浙江大学 2016
本文编号：3131286
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２虚拟现实人机交互研宂内容??Ｆｉｇ．１．２?Ｖｉｒｔｕａｌ?Ｒｅａｌｉｔｙ?Ｈｕｍａｎ－Ｃｏｍｐｕｔｅｒ?Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?Ｃｏｎｔｅｎ??
较为常见的有基于传感器设备的动作捕捉、手势控制、语音交互等。体验者做??出现实世界中自然且无需学习的行为即可对虚拟现实系统产生一定影响。??虚拟现实技术研宄的交互内容如图１．２所示，传感交互顾名思义是指基于??传感器使现实世界与虚拟世界产生检测－控制－反馈一系列交互，从而使真实感??与体验感得到增强。目前国内外多家公司推出了相应产品，如Ｗａｌｋｍｏｕｓｅ公司??推出的全向跑步机，信息由各种传感器采集并将数据传送至虚拟世界，数据到??达虚拟现实世界后得到相应反馈。但受到各种技术限制，自然的传感交互所带??来的体验感和现实世界还是有一定的差距。??传感器??￣￣?－Ｉ跟踪器????交互设备?—???ｍ?￣?ｉ－ｉ触、力觉反馈装置??人??机＿????交?厂手势姿态??互???■????方法学?自然ｉ吾言?１??一（三维抓取??一］三维导航??图１．２虚拟现实人机交互研宂内容??Ｆｉｇ．１．２?Ｖｉｒｔｕａｌ?Ｒｅａｌｉｔｙ?Ｈｕｍａｎ－Ｃｏｍｐｕｔｅｒ?Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?Ｃｏｎｔｅｎ??目前市面上传感交互产品造价十分高昂，故本文综合需求分析设计实现了??一个造价低廉同时具有一定体验性的基于传感交互的虚拟家装系统。??２??
且能满足基本家装功能如简单材质贴附，总体来说，适合业主自己做简单的３Ｄ??方案草图，软件很难实现复杂家具模型的构造以及逼真效果的渲染。ＳｋｅｔｃｈＵｐ??软件界面图如图１．４所示。??ｇ?？ｉ｜??？?９??Ｐ％Ｐ??．．．．，．ＣＯＴ?－纠??■??图１．４?ＳｋｅｔｃｈＵｐ软件界面图??Ｆｉｇ．１．４?ＳｋｅｔｃｈＵｐ?ｓｏｆｔｗａｒｅ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｄｉａｇｒａｍ??综合ＶＲＨｏｍｅ以及ＳｋｅｔｃｈＵｐ家装软件，可以看出逼真的渲染效果和较好的??体验感建立在较高成本的基础上，市面上所有家装软件几乎均可以完成视角漫??游、模型材质切换、户型设计等基础功能，但总体看，这些家装软件数据库中??模型数量较少且在视觉观感上的真实性与现实生活出入较大，在用户体验及相??关市场性上，一方面只能支持鼠标、键盘的传统交互，另一方面无相关家具购??买链接，一定程度上降低了用户体验感和市场粘性［８］。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Unity3d的虚拟现实家装系统的设计与实现[J]. 黄玮,余叶兰. 新余学院学报. 2017(03)
[2]基于UDK的数字校园虚拟现实引擎关键技术的研究[J]. 王涛. 软件工程师. 2014(04)
[3]虚拟现实（VR）技术在数字化校园建设中的应用及前景展望[J]. 郝艳娥,曾德骅. 电子测试. 2014(05)
[4]需求工程对于软件开发的重要性[J]. 李震,杨海亮,胡毅,马天丁. 计算机技术与发展. 2013(03)
博士论文
[1]面向智能家居的虚拟人交互方法与技术的研究[D]. 杜坤坤.北京科技大学 2015
[2]动态定位中的卡尔曼滤波研究[D]. 宋迎春.中南大学 2006
硕士论文
[1]手势交互技术在机舱虚拟现实中的应用研究[D]. 卢兴泉.大连海事大学 2017
[2]虚拟现实系统中人机交互技术研究[D]. 李辰龙.浙江大学 2017
[3]基于虚拟现实环境中自然光照实时渲染的方法研究[D]. 胡丹玲.吉林大学 2016
[4]工程制图虚拟实验室的设计与研究[D]. 汪明.西南科技大学 2016
[5]基于传感设备的人体健康数据可视化研究[D]. 李慧康.东南大学 2016
[6]虚拟整体手术室交互展示的设计与实现[D]. 栾宁.北京工业大学 2016
[7]基于Arduino与LabVIEW的智能厂房环境监控系统[D]. 汪新舜.大连理工大学 2016
[8]无线笔式交互系统设计[D]. 路远.重庆大学 2016
[9]基于Unity3D的物联网演示系统的设计与实现[D]. 王亚瑞.电子科技大学 2016
[10]基于虚拟现实技术的数控车床仿真系统的研究与开发[D]. 王广官.浙江大学 2016
本文编号：3131286
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