基于虚拟现实技术的自身运动认知研究

发布时间：2017-04-01 20:05

  本文关键词：基于虚拟现实技术的自身运动认知研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在外界环境中,观察主体的运动状态称为自身运动。光流信息由视觉系统分析得出运动知觉和自身运动的线索,光流信息的输入是自身运动方向判断的主要依据,进而产生与之对应的反应。这个过程是人类和动物为了适应外界环境而产生的结果,对个体的生活与生存具有极为重要的意义。目前实验中的视觉刺激多数是采用佩戴3D眼镜的方式,存在实验者不能够完全融入到实验环境中的问题,在解决这个问题时传统方法都遇到了瓶颈。为了解决上述刺激不真实的问题,应用较为先进的虚拟现实技术的实验体系应运而生。虚拟现实技术与普通的3D技术相比有其自身的特点,如沉浸性、交互性和想象性等,本文对虚拟现实技术的特点及应用进行了简要介绍。观察者在佩戴3D眼镜进行研究实验时,无法完全融入到实验场景中,使观察者容易受到外界环境的影响,对视觉刺激感知不是十分明显,致使这种实验具有对自我运动认知不够全面的局限性。与佩戴3D眼镜相比,利用虚拟现实技术搭建视觉刺激环境,并佩戴虚拟现实头戴式显示器更适用于对自我认知的研究。佩戴虚拟现实头戴式显示器的观察者能够具有身临其境的感觉,完全沉浸在虚拟现实环境中,只关注于视觉刺激从而避免受到外界信息的干扰,观察者在不同的条件下受到相同的刺激会产生不同程度的自身运动。为了更进一步的研究自身运动,我们需要对与自身运动方向认知相关的脑区有一个整体的认识,之前的研究表明中颞区、内上颞区和顶内沟腹侧区与自身运动具有非常密切的联系,本文对这三个脑区进行了简要介绍与总结。眼动会对自身运动方向认知产生影响,为了减轻实验者的视觉疲劳,本文采用头动来代替眼动。视觉刺激为黑色背景中的白色发光散点,这些散点会由远处向靠近实验者的方向匀速运动,即离实验者的距离越来越近,两秒钟后这些散点的运动方向变为反方向,即朝着远离实验者的方向做匀速运动。实验者使用Oculus Rift DK1接受视觉刺激,Oculus Rift DK1配备陀螺仪,能够检测到实验者的头部运动,当使用者头部发生转动时Oculus Rift DK1中的画面也会发生与之对应的转动。实验分为四种模式,分别是头部转动并开启陀螺仪,头部转动并关闭陀螺仪,头部保持不动画面转动并关闭陀螺仪和头部与画面均保持不动并关闭陀螺仪。使用Balance Board采集实验者的自身运动,Balance Board通过蓝牙与电脑传输数据,MATLAB会根据Balance Board压力传感器的采集到数据计算出实验者重心的大致位置,由于实验者受到的视觉刺激是纵向的,所以我们将对计算出的y轴数据进行分析,对实验者的自身运动进行评估。最后利用Unity3D、Oculus Rift DK1、Balance Board和MATLAB工具对本文中提出的自身运动方向认知的猜想进行验证,本文使用的视觉刺激对实验者方向识别与平衡的保持具有一定的影响,达到了预期目标。
【关键词】：自身运动 光流 虚拟现实 视觉运动
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.9
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 本文章节分布情况12-14
• 第2章 虚拟现实技术与自我运动认知14-21
• 2.1 虚拟现实技术简介14-15
• 2.2 自我运动认知15-16
• 2.3 自我运动认知信息的脑区16-20
• 2.3.1 中颞区16-17
• 2.3.2 内上颞区17-18
• 2.3.3 顶内沟腹侧区18-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 基于虚拟现实的自身运动研究21-32
• 3.1 自身运动中的眼动补偿21-23
• 3.2 眼动补偿可能的神经机制23-24
• 3.3 眼动补偿的视觉计算24-26
• 3.4 实验平台介绍26-31
• 3.4.1 Unity3D介绍26-27
• 3.4.2 Oculus Rift DK127-29
• 3.4.3 Wii Balance Board介绍29-30
• 3.4.4 MATLAB介绍30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第4章 实验的设计与实现32-41
• 4.1 概述32
• 4.2 实验场景设计32-34
• 4.3 模拟实验34-39
• 4.3.1 研究方法34-35
• 4.3.2 实验结果35-39
• 4.4 实验数据对比分析39-40
• 4.5 本章小结40-41
• 第5章 总结与展望41-43
• 5.1 总结41
• 5.2 展望41-43
• 参考文献43-46
• 作者简介及学期间所取得的科研成果46-47
• 致谢47

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 曾令菊;基于Virtools的三维虚拟实验的研究与实现[D];华中师范大学;2011年

2 倪聃;基于网络的虚拟实验系统的开发与应用[D];浙江师范大学;2009年

3 周志方;基于OpenGL的中学电学虚拟实验平台的设计与实现[D];广州大学;2007年

  本文关键词：基于虚拟现实技术的自身运动认知研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：281197