21322

Жестовые методики ввода информации в интерактивных системах компьютерной визуализации

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

Трёхмерность, особенно в случае использования средств виртуальной реальности или “больших” экранов (то есть экранов, диагональ которых измеряется метрами, а количество пикселей – десятками миллионов) требует и новые средства ввода и связанные с ними новые пользовательские интерфейсы

Русский

2015-01-19

41 KB

19 чел.

Жестовые методики ввода информации в интерактивных системах компьютерной визуализации

В.Л. Авербух, Г.С. Дернов, А.В.Зырянов, И.С. Стародубцев, Т.А. Флягина, А.А. Щербинин

ИММ УрО РАН, УрГУ, Екатеринбург

Трёхмерность, особенно в случае использования средств виртуальной реальности или “больших” экранов (то есть экранов, диагональ которых измеряется метрами, а количество пикселей – десятками миллионов) требует и новые средства ввода и связанные с ними новые пользовательские интерфейсы. Необходимо обеспечить естественный, надежный и точный интерфейс, что можно сделать при помощи интерфейса, основанного на жестах. Существует целый ряд технологий ввода жестов и подходов к созданию на их базе жестовых языков. Нами проведены исследования и опытные разработки, учитывающие различные подходы к вводу и распознаванию жестов и их использованию в интерфейсах для систем научной визуализации.

Под жестом в общем случае можно понимать любое физическое движение, которое цифровая система может распознать и реагировать без помощи традиционных устройств ввода, таких как мышь или стилус [1]. Однако можно различать жест-команду и жест-манипуляцию. Манипуляции зависят от контекста, то есть выполняется только на конкретном объекте (или объектах и в определенном месте). Как правило, их результат приводит к немедленной реакции. Имеет место прямая корреляция в причинно-следственной связи между действиями пользователя и действиями системы. То есть действия пользователя непосредственно влияют на работу системы, объект или вызывают какое-либо событие. Жесты-команды не зависят от контекста: они могут появляться произвольно и не зависят от места или объекта. Система ожидает серию событий, чтобы определить, как на них реагировать. Действия пользователя не влияют на работу систему непосредственно, они играют роль выражений некоторого языка. Жестовые интерфейсы за счет своей естественности могут применяться практически во всех областях человеко-компьютерного взаимодействия.

При проектировании жестового интерфейса необходимо построить компьютерную метафору жеста, связывающую глагол-действие и функциональную группу “реальных” жестов, а также спроектировать обратную связь, позволяющую понять, что жест распознан и, если необходимо, что это за жест и какие жесты допустимы.

Разработка приложений, реализующих жестовые интерфейсы на базе акселерометра (контроллера Wii Remote), а также на базе традиционной мыши, позволила проанализировать возможности этих устройств для организации взаимодействия пользователя с системой. Кроме того, были разработаны приложения, которые позволили рассмотреть возможности мультитач-жестов. В настоящее время эти жесты, как правило, реализуются на базе таких устройств, как разнообразные сенсорные панели, специализированные мыши, устройства с мультитач-экраном. Навигация при помощи мультитач-жестов является предпочтительной, хотя и имеет ряд ограничений.

Важное наблюдение было сделано при исследовании пользователей систем на базе виртуальной реальности. В ряде случаев пользователи, испытывая состояния присутствия в среде виртуальной реальности, пытались использовать традиционную мышь, как трехмерный жестовый манипулятор. Это может свидетельствовать о необходимости разработки средств жестового ввода на базе виртуальных инструментов для подобных сред визуализации.

Можно выдвинуть предположение о том, что взаимодействия с виртуальным объектом должны выполняться при помощи виртуальных инструментов. Должны существовать контекстно-зависимые палитры виртуальных инструментов, каждый из которых имеет собственный набор интерпретаций жестов. При этом, виртуальный инструмент должен принадлежать тому же пространству, что и объект, с которым он работает. В частности это означает, что инструмент должен поддерживать соответствующую размерность. При разработке манипулятора необходимо учитывать виртуальные инструменты, с которыми он будут использоваться. С другой стороны возможно наоборот (как это делается сейчас), проектировать виртуальные инструменты исходя из возможностей манипулятора. В любом случае необходимо учитывать контекст, в котором предполагается использование манипулятора.

В работах [2-3] была описана реализация манипулятора на базе обыкновенного карманного фонарика. При реализации “трехмерных” языков жестов задача распознавания жестов состоит из двух частей: выделение жеста в непрерывном пользовательском вводе и, собственно, вычислении расстояния. Необходимость выделять жест связана с тем, что на источниках света отсутствуют какие-либо кнопки, которые могли бы задавать режим работы (выполнение в данный момент: жеста или простое перемещения). На базе данного устройства создан расширяемый жестовый интерфейс, который позволяет взаимодействовать с виртуальным объектом так, как если бы перед нами находился его реальный аналог. Расширение осуществляется за счет программного добавления новых виртуальных инструментов, в качестве которых можно использовать хорошо известные объекты.

1. Saffer D. Designing Gestural Interfaces. O’Reilly. Sebastopol, CA, 2009.

2. В.Л. Авербух, А.В. Зырянов. Методы манипуляций объектами в трёхмерных визуальных средах. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов. 2009 г., Вып. 3, стр. 58-69.

3. Зырянов А.В. Самокалибрующаяся масштабируемая система ввода трёхмерных жестов // Системы управления и информационные технологии, 1.1(39), 2010 г., стр. 135-139.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

17559. Основи програмування С++. Базові типи даних та ввод-вивод 209.5 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1 Тема:Основи програмування С. Базові типи даних та вводвивод Мета: отримання практичних навичок в роботі з типами даних мови C і використання функцій стандартного вводувиводу. Приклад рішення задачі Буд...
17560. Структури в С++ 111.5 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3 Тема:Структури в С. Мета: отримання навичок роботи із структурами. Теоретична частина Тип даних структура об'єднує декілька змінних можливо різного типу. Змінні які об'єднані структурою називаються полями структури чи елементами ст...
17561. Освоєння основ програмування в програмному середовищі VISSIM 124 KB
  Лабораторна робота №1 з дисципліни: Автоматизоване проектування ТЗЗІ Тема: Освоєння основ програмування в програмному середовищі VISSIM Мета: спроектувати довільну модель. Теоретичні відомості Будьяке коло яке містить RLелементи має властивість часто...
17562. Дослідження методів функціонування модуляторів та демодуляторів 605.5 KB
  Лабораторна робота №1 з дисципліни: Автоматизоване проектування ТЗЗІ Тема: Дослідження методів функціонування модуляторів та демодуляторів Мета: Вивчити особливості функціювання різноманітних модуляторів та демодуляторів. Теоретичні відомості В зага...
17563. Дослідження методів кодування в каналах передачи інформації 315.5 KB
  Лабораторна робота №3 з дисципліни: Автоматизоване проектування ТЗЗІ Тема: Дослідження методів кодування в каналах передачи інформації Мета: Кодування джерела інформації каналу передачи лінії зв’язку криптографічне кодування. Ход работы 1 На первой сх
17564. Канали передачі інформації 2.02 MB
  Лабораторна робота №4 з дисципліни: Автоматизоване проектування ТЗЗІ Тема: Канали передачі інформації Контрольные вопросы и задания для Гауссового канала При определении отношения Es/No канала AWGN разд. 3.5 используется два опорных значения средней мощн
17565. Ущільнення та розділення каналів 232.5 KB
  Лабораторна робота №5 з дисципліни: Автоматизоване проектування ТЗЗІ Тема: Ущільнення та розділення каналів Дифференциальное разделение каналов На передающей стороне используется дифференциальный трансформатор Т1 а на приемной – такой же по конструкци
17566. Фільтри та пристрої синхронізації 157 KB
  Лабораторна робота №8 з дисципліни: Автоматизоване проектування ТЗЗІ Тема: Фільтри та пристрої синхронізації Теоретическая часть Фильтры Фильтрами называют устройства обеспечивающие выделение из входного сигнала тех или иных временных time domain или часто...
17567. Проверка чисел на взаимную простоту: расширенный алгоритм Эвклида, малая теорема Ферма, тест Рабина-Миллера 250 KB
  Лабораторная работа №3.1 Тема: Проверка чисел на взаимную простоту: расширенный алгоритм Эвклида малая теорема Ферма тест Рабина Миллера. Цель: Ознакомиться с процедурой нахождения наибольшего общего делителя использующей расширенный алгоритм Эвклида. Изучить