连铸三维仿真系统的人机交互设计与实现

发布时间：2021-12-17 03:50

　　钢铁冶金是我国的支柱产业之一,改革开放以来我国经济快速发展离不开钢铁产量与质量的提升。为了培养优秀的连铸工程师,对连铸工艺的培训与仿真也提出了更高的要求。随着计算机性能的不断提升和三维仿真技术的发展,虚拟现实技术有了飞跃进步。在连铸仿真系统背景下研究了虚拟现实中手势交互方法,主要完成工作及成果有:首先,制作了数据手套。数据手套选用STM32单片机对MPU6050传感器采集手部运动姿态数据,通过无线蓝牙模块将数据传入到Unity3D引擎中。实验表明数据手套可以稳定地为系统提供数据、系统无卡顿现象。其次,提出了基于HMM的动态手势识别方法。对隐马尔可夫模型进行了深入研究,通过对数据手套生成的数据进行增加噪声、归一化等处理,建立手势交互识别模型。所提算法对定义的8种手势识别正确率均在90%以上。最后实现了连铸三维仿真培训虚拟现实系统,具体包括硬件手势输入设备和三维仿真软件。硬件设备采用模块化设计思想,集成度高,通用性强。软件采用Unity3D游戏开发引擎开发,三维立体性强,手势交互稳定性和鲁棒性能满足实际使用需求。图36幅;表3个;参57篇。

【文章来源】： 华北理工大学河北省

【文章页数】：65 页

【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 虚拟现实交互技术
        1.3.2 手势识别研究
        1.3.3 虚拟仿真应用
    1.4 本文研究内容
第2章 数据手套设计
    2.1 手势识别方案对比分析
        2.1.1 基于计算机视觉的手势识别方案
        2.1.2 基于数据手套的手势识别方案
        2.1.3 手势识别方法对比
    2.2 总体方案设计
        2.2.1 手势数据采集
        2.2.2 虚拟现实交互任务分析
    2.3 数据手套硬件电路设计
        2.3.1 电源电路设计
        2.3.2 最小系统电路设计
        2.3.3 传感器电路设计
    2.4 数据手套数据采集程序设计
        2.4.1 数据传输介绍
        2.4.2 数据通信系统
        2.4.3 系统应用方向
    2.5 本章小结
第3章 手势识别算法设计
    3.1 手势概述
        3.1.1 手势定义
        3.1.2 难点分析
    3.2 手势识别算法对比
        3.2.1 人工神经网络
        3.2.2 动态时间规整
        3.2.3 隐马尔可夫模型
    3.3 HMM模型
        3.3.1 HMM求解
        3.3.2 HMM模型构建
        3.3.3 GMM-HMM算法手势识别
        3.3.4 手势识别算法框架
    3.4 手势识别实验
        3.4.1 动态手势定义
        3.4.2 动态手势分割
        3.4.3 特征提取
        3.4.4 实验过程
    3.5 本章小结
第4章 连铸三维仿真系统设计与实现
    4.1 连铸仿真系统框架
        4.1.1 连铸仿真系统培训内容
        4.1.2 连铸仿真系统技术路线
    4.2 连铸设备及工艺
        4.2.1 连铸设备介绍
        4.2.2 连铸工艺介绍
        4.2.3 连铸设备三维建模
    4.3 虚拟场景的实现
        4.3.1 系统模型导入
        4.3.2 系统声音的实现
        4.3.3 系统灯光渲染
    4.4 手势交互实现
        4.4.1 手势交互框架
        4.4.2 人机交互设计
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
导师简介
作者简介
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于符号学的车载手势交互的手势轨迹研究 [J]. 张家祺,文豪,周坤,李彩洁.  包装工程. 2019(16)
[2]基于HoloLens的汽车主减速器虚拟装配系统设计 [J]. 吴波,陈春晓,徐劲力.  现代制造工程. 2019(08)
[3]Leap Motion手势交互层次化校正方法研究 [J]. 谷学静,王旭,阚阔.  计算机工程与应用. 2020(10)
[4]基于Leap Motion的三维手势交互系统研究 [J]. 刘瑜兴,王淑侠,徐光耀,兰望桂,何卫平.  图学学报. 2019(03)
[5]基于Kinect骨骼数据的手势识别 [J]. 任重庚,沈捷,王莉,蔡鑫.  计算机工程与设计. 2019(05)
[6]基于Kinect的机器人交互系统设计与研究 [J]. 高日,张雷,郭亮.  现代电子技术. 2019(06)
[7]虚实融合交互系统辅助脑卒中后失语症康复训练 [J]. 彭晓兰,陈辉,王岚,裴新,田丰,王宏安.  计算机辅助设计与图形学学报. 2019(02)
[8]基于Leap Motion的动态手势识别 [J]. 孙玉,袁贞明,孙晓燕.  计算机工程与应用. 2019(13)
[9]一种视觉信息融合数据手套设计研究 [J]. 王赋攀,吴亚东,杨文超,杨帆,侯佳鑫,廖竞.  计算机研究与发展. 2018(12)
[10]基于骨骼信息下的手势识别研究 [J]. 杨和稳,杨萍萍,郭海晨.  计算机应用与软件. 2018(12)

博士论文
[1]重轨钢连铸坯凝固组织和成分均匀化研究与应用[D]. 陈亮.北京科技大学. 2019

硕士论文
[1]连铸虚拟仿真系统的设计与实现[D]. 张翔.华北理工大学. 2019
[2]基于嵌入式的智能手势识别器的设计[D]. 王俊杰.哈尔滨理工大学. 2017
[3]基于数据手套的手势识别研究[D]. 王梦宇.东北大学. 2015
[4]基于虚拟现实技术的研究性学习的设计与开发[D]. 张宇.华中师范大学. 2009
[5]基于元胞自动机的钢厂车间天车调度仿真方法研究[D]. 徐乐.重庆大学. 2007



本文编号：3539356