增强现实虚实交互技术的研究与实现
发布时间：2021-02-25 11:35
增强现实（Augmented Reality）是指将计算机生成的虚拟环境与真实环境融为一体技术,它使用户从视觉上认为虚拟物体是真实世界的一部分。增强现实交互技术则是在增强现实系统的基础上,使用者能够与系统中添加的虚拟信息进行互动,以及控制虚拟物体,从而提升用户体验。随着硬件性能的提升及增强现实技术的发展,传统的交互方式因人与虚拟物体交互的过程中对虚拟物体的操控能力较差,交互效果缺乏真实感,致使应用范围受到限制。为此,对其研究受到人们的关注。经过分析相关研究现状,探讨了多种交互技术,提出了基于Kinect传感器指令式与多通道式相结合的增强现实交互方法,其中包括了基于深度一致性的交互、静态手势指令交互和动态手势指令交互三种交互方式,这些交互方法对虚拟物体有高效的控制性,提高增强现实交互系统的稳定性、实时性和真实性。本课题的主要工作与创新如下:（1）针对Kinect传感器获取的深度图像存在数据噪声问题,提出了一种高效的两次滤波算法,有效的去除了图像中像素抖动以及空洞等噪声,且保证算法的实时性,为指令识别提供高质量的图像数据。（2）针对使用者发出的静态手势指令识别率低下、实时性差问题,提出了手...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 交互方式分类
1.2.2 研究动态
1.3 课题研究内容
1.4 论文组织结构
第2章 相关技术概述
2.1 增强现实技术
2.1.1 增强现实系统工作框架
2.1.2 目标识别、跟踪与注册技术
2.1.3 显示技术
2.1.4 增强现实交互技术
2.2 增强现实的标定技术
2.2.1 坐标系统与摄像机模型
2.2.2 摄像机标定
2.3 Kinect传感器
2.3.1 Kinect简介
2.3.2 Kinect工作原理
2.3.3 Kinect摄像机标定与配准
2.4 Unity引擎技术
2.5 本章小结
第3章 交互手势的检测与识别
3.1 概述
3.2 目标检测与识别算法研究现状
3.3 动态手势指令的识别与检测
3.4 静态手势指令的检测
3.4.1 人手目标检测
3.4.2 深度图像实时滤波算法
3.5 静态手势指令识别
3.5.1 训练数据获取
3.5.2 数据预处理
3.5.3 神经网络结构
3.6 本章小结
第4章 虚实目标交互
4.1 人体模型三维重建
4.1.1 三维重建流程
4.1.2 计算点云
4.1.3 建立人体模型三维网格
4.1.4 人体模型渲染
4.2 基于深度一致性的交互
4.3 手势指令交互
4.3.1 静态手势指令交互实现
4.3.2 动态手势指令交互实现
4.4 多交互方式
4.5 测试与分析
4.5.1 动态手势指令测试
4.5.2 静态手势指令测试
4.5.3 协同手势指令测试
4.5.4 基于深度一致性的交互测试
4.5.5 深度一致性测试
4.6 本章小结
第5章 增强现实交互系统设计与实现
5.1 系统框架
5.1.1 系统环境与工作流程
5.1.2 系统层次架构
5.1.3 组件间通讯
5.2 指令识别端的实现
5.3 交互操作端的实现
5.3.1 GetBodyFrame组件实现
5.3.2 MeshVisualizer组件实现
5.3.3 交互功能组件实现
5.4 实现效果
5.4.1 深度一致性的交互效果
5.4.2 手势交互控制效果
5.5 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于增强现实的6自由度工业机器人示教研究[J]. 张石磊,陈成军,李东年,洪军. 机电工程. 2019(01)
[2]基于深度信息的动态手势识别综述[J]. 陈甜甜,姚璜,左明章,田元,杨梦婷. 计算机科学. 2018(12)
[3]工业设计中多重感官交互增强现实系统设计与应用[J]. 张青. 科学技术与工程. 2018(32)
[4]增强现实技术在解剖学实验教学中的应用初探[J]. 郭婷婷,王宁宁,王英博,娄岩. 基础医学教育. 2018(11)
[5]光学透视增强现实眼镜研究热点[J]. 邓念晨,杨旭波. 上海交通大学学报. 2018(10)
[6]基于非线性尺度空间的增强现实场景识别算法[J]. 寇兰,秦鸣谦,赵新雨,黄宏程. 计算机工程与设计. 2018(10)
[7]改进的混合包围盒碰撞检测算法研究（英文）[J]. 王超,张志利,龙勇,王韶迪. 系统仿真学报. 2018(11)
[8]手势识别技术前沿概述[J]. 焦家祥. 电子世界. 2018(15)
[9]基于特征融合的静态手势识别[J]. 缑新科,王瑶. 计算机与数字工程. 2018(07)
[10]基于Kinect的实时手势识别方法[J]. 田元,王学璠,王志锋,陈加,姚璜. 计算机工程与设计. 2018(06)
博士论文
[1]增强现实环境下基于手势的自然交互[D]. 孙超.浙江大学 2010
硕士论文
[1]基于计算机视觉的动态手势识别方法[D]. 闫世洋.南京邮电大学 2018
[2]基于移动增强现实的博物馆导览系统设计与实现[D]. 虞锦东.沈阳工业大学 2018
[3]基于增强现实技术的虚实交互设计研究[D]. 张树鹏.北京邮电大学 2018
[4]增强现实中深度一致性问题的研究[D]. 刘自强.沈阳工业大学 2017
[5]基于Kinect的增强现实人手康复自然交互[D]. 郑勇.南京信息工程大学 2016
[6]基于深度一致性的虚实融合技术研究[D]. 秦勇旭.沈阳工业大学 2015
[7]基于Kinect的增强现实交互技术研究[D]. 董世明.上海大学 2014
[8]增强现实中虚实融合和人机交互技术的研究与应用[D]. 黄震宇.电子科技大学 2012
[9]三维人机交互系统中的若干关键技术研究[D]. 李扬.浙江大学 2011
本文编号：3050910
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 交互方式分类
1.2.2 研究动态
1.3 课题研究内容
1.4 论文组织结构
第2章 相关技术概述
2.1 增强现实技术
2.1.1 增强现实系统工作框架
2.1.2 目标识别、跟踪与注册技术
2.1.3 显示技术
2.1.4 增强现实交互技术
2.2 增强现实的标定技术
2.2.1 坐标系统与摄像机模型
2.2.2 摄像机标定
2.3 Kinect传感器
2.3.1 Kinect简介
2.3.2 Kinect工作原理
2.3.3 Kinect摄像机标定与配准
2.4 Unity引擎技术
2.5 本章小结
第3章 交互手势的检测与识别
3.1 概述
3.2 目标检测与识别算法研究现状
3.3 动态手势指令的识别与检测
3.4 静态手势指令的检测
3.4.1 人手目标检测
3.4.2 深度图像实时滤波算法
3.5 静态手势指令识别
3.5.1 训练数据获取
3.5.2 数据预处理
3.5.3 神经网络结构
3.6 本章小结
第4章 虚实目标交互
4.1 人体模型三维重建
4.1.1 三维重建流程
4.1.2 计算点云
4.1.3 建立人体模型三维网格
4.1.4 人体模型渲染
4.2 基于深度一致性的交互
4.3 手势指令交互
4.3.1 静态手势指令交互实现
4.3.2 动态手势指令交互实现
4.4 多交互方式
4.5 测试与分析
4.5.1 动态手势指令测试
4.5.2 静态手势指令测试
4.5.3 协同手势指令测试
4.5.4 基于深度一致性的交互测试
4.5.5 深度一致性测试
4.6 本章小结
第5章 增强现实交互系统设计与实现
5.1 系统框架
5.1.1 系统环境与工作流程
5.1.2 系统层次架构
5.1.3 组件间通讯
5.2 指令识别端的实现
5.3 交互操作端的实现
5.3.1 GetBodyFrame组件实现
5.3.2 MeshVisualizer组件实现
5.3.3 交互功能组件实现
5.4 实现效果
5.4.1 深度一致性的交互效果
5.4.2 手势交互控制效果
5.5 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于增强现实的6自由度工业机器人示教研究[J]. 张石磊,陈成军,李东年,洪军. 机电工程. 2019(01)
[2]基于深度信息的动态手势识别综述[J]. 陈甜甜,姚璜,左明章,田元,杨梦婷. 计算机科学. 2018(12)
[3]工业设计中多重感官交互增强现实系统设计与应用[J]. 张青. 科学技术与工程. 2018(32)
[4]增强现实技术在解剖学实验教学中的应用初探[J]. 郭婷婷,王宁宁,王英博,娄岩. 基础医学教育. 2018(11)
[5]光学透视增强现实眼镜研究热点[J]. 邓念晨,杨旭波. 上海交通大学学报. 2018(10)
[6]基于非线性尺度空间的增强现实场景识别算法[J]. 寇兰,秦鸣谦,赵新雨,黄宏程. 计算机工程与设计. 2018(10)
[7]改进的混合包围盒碰撞检测算法研究（英文）[J]. 王超,张志利,龙勇,王韶迪. 系统仿真学报. 2018(11)
[8]手势识别技术前沿概述[J]. 焦家祥. 电子世界. 2018(15)
[9]基于特征融合的静态手势识别[J]. 缑新科,王瑶. 计算机与数字工程. 2018(07)
[10]基于Kinect的实时手势识别方法[J]. 田元,王学璠,王志锋,陈加,姚璜. 计算机工程与设计. 2018(06)
博士论文
[1]增强现实环境下基于手势的自然交互[D]. 孙超.浙江大学 2010
硕士论文
[1]基于计算机视觉的动态手势识别方法[D]. 闫世洋.南京邮电大学 2018
[2]基于移动增强现实的博物馆导览系统设计与实现[D]. 虞锦东.沈阳工业大学 2018
[3]基于增强现实技术的虚实交互设计研究[D]. 张树鹏.北京邮电大学 2018
[4]增强现实中深度一致性问题的研究[D]. 刘自强.沈阳工业大学 2017
[5]基于Kinect的增强现实人手康复自然交互[D]. 郑勇.南京信息工程大学 2016
[6]基于深度一致性的虚实融合技术研究[D]. 秦勇旭.沈阳工业大学 2015
[7]基于Kinect的增强现实交互技术研究[D]. 董世明.上海大学 2014
[8]增强现实中虚实融合和人机交互技术的研究与应用[D]. 黄震宇.电子科技大学 2012
[9]三维人机交互系统中的若干关键技术研究[D]. 李扬.浙江大学 2011
本文编号：3050910
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