三維交互界面中用戶手勢的表達風格研究.pdf

1、隨著人機交互領域科技的不斷發(fā)展，用戶能夠以更加自然和舒適的方式與計算機系統(tǒng)進行交互。人機交互建立了人與計算設備之間的紐帶，實現(xiàn)了人與計算機之間更加直接、和諧和便捷的交互。自然人機交互通過捕捉人在日常生活中養(yǎng)成的行為習慣或者操作模式直接與計算機進行交互，這種方式強調無需訓練或不需要特別訓練，類似于人與人之間的交流。人手在人類生活和學習中扮演了重要的角色，是人與外界交流的重要途徑。手勢作為人機交互系統(tǒng)中重要的輸入方式，能夠通過各式各樣的動作

2、表達人的交互意圖，與傳統(tǒng)的交互方式相比，手勢交互可以使用戶擺脫鼠標和鍵盤束縛，具有十分重要的研究價值和廣泛的應用前景。
　　利用手勢動畫庫，實現(xiàn)基于視覺的三維自然交互界面，是實現(xiàn)快速、魯棒人機交互的重要途徑之一。從手勢庫中檢索出的手勢動畫，可能僅僅意味著它與用戶的實際手勢語義具有一致性，但它與用戶手勢的運動方向、運動速度等運動風格可能很有差異，怎樣獲取施加于手勢動畫的數(shù)學變換，使得變換后的手勢動畫與用戶的運動風格一致，并實時顯示，

3、順利完成人機交互任務，是本文要解決的核心問題。該問題的本質在于怎樣刻畫用戶的心理模型(Mental Model)，具有科學價值；它可能為智能交互式電視、桌面辦公、手機等手勢交互界面系統(tǒng)提供不同的用戶體驗，因而具有應用價值。本文依托國家自然科學基金(61472163,61193079)和山東省自然科學基金(ZR2011FZ003)等項目的支持。本文研究的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　(1)建立基于數(shù)據(jù)手套和視覺的手勢交互平臺
　

4、　利用數(shù)據(jù)手套和位置跟蹤器建立基于數(shù)據(jù)手套的手勢交互平臺，可以獲取真實的人手運動數(shù)據(jù)并驅動三維手勢模型，實現(xiàn)人手狀態(tài)到三維虛擬手的轉換，這是一種高效的捕獲人手運動數(shù)據(jù)的方法。基于視覺的手勢交互平臺通過攝像頭對人手進行非接觸式捕獲，通過對人手原始圖像進行分割，進而提取手勢特征，為后續(xù)分析人手運動數(shù)據(jù)奠定基礎。
　　(2)以認知理論為指導，建立手勢行為模型
　　在一定的交互任務下，人手運動具有較強的規(guī)律性。從認知心理學角度出發(fā)，

5、融合了基于數(shù)據(jù)手套和視覺的手勢交互平臺，通過實驗，同時獲得真實的人手運動數(shù)據(jù)和圖像信息。在手勢交互過程中對人手運動規(guī)律和狀態(tài)轉移過程進行分析和總結，探討手勢自由度與人手圖像之間的數(shù)學關系，然后分別從運動速度、軌跡和觀察視角三個方面建立手勢行為模型，從而構造出多樣性的手勢交互風格。
　　(3)根據(jù)人手運動的行為模型，提出基于手勢行為模型的手勢表達風格
　　人手運動的不同階段具有不同的手勢表達風格。在平移階段，主要表達運動軌跡、