基于5點(diǎn)數(shù)據(jù)手套的虛擬手精確控制方法-論文.pdf

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1、第11卷第2期沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vol_1lNo．22015年4月JournalofShenyangInstituteofEngineering(Namr~Science)Apr．2015DOI：10．13888／j．cnki．jsie(ns)．2015．02．014基于5點(diǎn)數(shù)據(jù)手套的虛擬手精確控制方法李波，王增輝，曹福毅(沈陽工程學(xué)院a．信息學(xué)院；b．科技處，遼寧沈陽110136)摘要：數(shù)據(jù)手套中的傳感器數(shù)目直接決定數(shù)據(jù)手套的價(jià)值。為了能夠使傳感器較少的數(shù)據(jù)手套達(dá)到傳感器較多的數(shù)據(jù)手套同樣的精確控制

2、能力，以5點(diǎn)數(shù)據(jù)手套為研究對象，提出了精確的數(shù)據(jù)手套的控制方法，達(dá)到了14點(diǎn)數(shù)據(jù)手套的控制能力。大幅度提高了數(shù)據(jù)手套的應(yīng)用范圍，有效降低了數(shù)據(jù)手套的使用成本。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)手套；DOF；DH連桿算法中圖分類號：TP391．9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：1673—1603(2015)02—0155—04隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)獲得了了通過數(shù)據(jù)手套控制虛擬模型的目的。3DMAX是目越來越多的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)中的人機(jī)交互需求變得越前最為常見的三維建模軟件，建模效率高，易用性好；來越迫切。MultiGenCreator

3、是美國MultiGen—Paradigm公司推數(shù)據(jù)手套是常見的虛擬現(xiàn)實(shí)輸人設(shè)備J，其作用出的一款專業(yè)的、交互式的虛擬現(xiàn)實(shí)建模軟件，其功能是對手部的姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取。數(shù)據(jù)手套的基本運(yùn)行強(qiáng)大，兼容性強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)建模、地形創(chuàng)建原理是根據(jù)內(nèi)置在手套中的彎曲傳感器對手指的動(dòng)作等領(lǐng)域；OSG(OpenSceneGraph)是近幾年新興起的一幅度進(jìn)行檢測。根據(jù)數(shù)據(jù)手套中安裝的傳感器的數(shù)量款基于OpenGL和c++技術(shù)渲染接口，能夠方便地對不同，分為5點(diǎn)、14點(diǎn)、18點(diǎn)、28點(diǎn)等多種類型。傳感三維場景進(jìn)行渲染。該系統(tǒng)的架

4、構(gòu)如圖1所示。器的數(shù)目越多，價(jià)格越昂貴。不同類型的數(shù)據(jù)手套價(jià)格差異很大，達(dá)到了10萬元等級。目前在數(shù)據(jù)手套的應(yīng)用中，只能在數(shù)據(jù)手套的固有傳感器點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行手勢識(shí)別應(yīng)用，無法突破點(diǎn)數(shù)限制。對于普通科研院校而言，14點(diǎn)以上的數(shù)據(jù)手套太過昂貴，難以承擔(dān)。如果能夠用價(jià)格較為低廉的5點(diǎn)數(shù)據(jù)手套模擬出多點(diǎn)數(shù)據(jù)手套的運(yùn)行效果，無疑會(huì)大幅度降低科研項(xiàng)目的開發(fā)成本，提高科研資金的使用效率。圖1系統(tǒng)架構(gòu)1系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)的基本實(shí)現(xiàn)過程如下：使用3DMAX軟件進(jìn)行三維建模，通過Creator軟1)使用3DMAX制作虛擬手模型；件組織三

5、維模型，通過OSG進(jìn)行程序控制，最終完成2)使用osg將虛擬手模型導(dǎo)人到虛擬空間中；收稿日期：2014一l1—26基金項(xiàng)目：沈陽市科技計(jì)劃項(xiàng)目(F13—307—4—00)；沈陽工程學(xué)院科研課題(LGXS一1408)作者簡介：李波(1980一)，男，山東青島人，講師，博士，主要從事虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真技術(shù)方面的研究?！?58·沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第11卷到完美，并且無法完全反應(yīng)手指在三維空間的6個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)情況。此外，現(xiàn)有的姿態(tài)數(shù)據(jù)庫也難以體／_現(xiàn)不同個(gè)人在手部姿態(tài)上的不同。因此，還需要進(jìn)一步完善姿態(tài)數(shù)據(jù)庫，

6、提高姿態(tài)的辨識(shí)率和準(zhǔn)確率，并添圖614點(diǎn)手勢控制效果加對個(gè)人的姿態(tài)的識(shí)別。參考文獻(xiàn)[1]趙沁平．虛擬現(xiàn)實(shí)綜述[J]．中國科學(xué)(F輯：信息科學(xué))，4結(jié)論2009，39(1)：2—46．[2]高龍琴，王愛民，黃唯一，等．基于18傳感器數(shù)據(jù)手套手部該虛擬手控制方法能夠有效地通過數(shù)據(jù)手套同步交互模型的建立[J]．傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2007，20(3)：523—控制虛擬手的運(yùn)動(dòng)，用5點(diǎn)數(shù)據(jù)手套達(dá)成了14點(diǎn)數(shù)據(jù)527．[3]蔡興泉，郭天航，臧坤，等．基于無線數(shù)據(jù)手套的手勢識(shí)手套的操作效果，有效地降低了硬件成本。姿態(tài)數(shù)據(jù)別方法研究

7、[J]．系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2014，26(1)：72—75．庫的引入能夠在一定程度上克服數(shù)據(jù)手套的數(shù)據(jù)不精[4]李波，王祥鳳，曹福毅．大規(guī)模地形數(shù)據(jù)生成方法研究確問題，提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度和魯棒性。此虛擬手控[J]．沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，9(3)：263—265．制方法可以用于虛擬裝配、人體動(dòng)畫等多個(gè)領(lǐng)域。但[5]JohnjCraig．IntroductiontoRobitcsMechanicsandControl是，該技術(shù)也存在一些缺點(diǎn)。由于5點(diǎn)數(shù)據(jù)手套自身[M]．ThirdEdition．Bost

8、on：Addision—WesleyPublishing數(shù)據(jù)的局限性，導(dǎo)致其數(shù)據(jù)和14個(gè)關(guān)節(jié)的匹配難以達(dá)Company，2002．VirtualHandAccuracyControlMethodbasedonDataGlovewithfivepointsLIBo，WANGZeng-hui。，CAOFu-yi(a．CollegeofInformation，b．Science