73732

Взаимодействие с виртуальными объектами

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

Средства визуализации на базе расширенной и виртуальной реальности активно используются для анализа и интерпретации данных, полученных при компьютерном моделировании. Возникает задача создания соответствующих средств взаимодействия с виртуальными объектами и навигации в виртуальном пространстве.

Русский

2015-01-19

48 KB

0 чел.

Взаимодействие с виртуальными объектами

И.С. Стародубцев, В.Л. Авербух

УрФУ, ИММ УрО РАН.

Екатеринбург

Средства визуализации на базе расширенной и виртуальной реальности активно используются для анализа и интерпретации данных, полученных при компьютерном моделировании. Возникает задача создания соответствующих средств взаимодействия с виртуальными объектами и навигации в виртуальном пространстве.

Требования к разрабатываемому программно-аппаратному комплексу, позволяющему взаимодействовать с виртуальными объектами, сформулируем следующим образом:

1. Возможность работы с объектами в трёхмерном пространстве в реальном времени, когда задержка реакции системы на действия пользователя не превышает какого-то разумного промежутка времени.

2. Надёжность и отказоустойчивость

3. Удобство использования, в том числе и при решении специфических задач, когда использование оператором посторонних предметов недопустимо.

4. Отсутствие жесткой привязки к внешним условиям

5. Возможность интеграции с уже существующими решениями.

6. Удешевление, без ущерба для надёжности.

Кроме того, необходима разработка удобного языка взаимодействия  для работы с виртуальной реальностью. (Под языком взаимодействия в данном случае будем понимать некоторую систему команд и совершаемых оператором результативных действий.)

Наше решение основывается на методах захвата движений, что даёт возможность обеспечить взаимодействие в трёхмерном пространстве, а также разработать естественный язык для такого взаимодействия. В ряде случаев захват движений позволяет избавиться от необходимости использования оператором дополнительного оборудования.

Захват движений осуществляется на основе анализа карт глубины сцены. Такой подход позволяет эффективно решить задачу сегментации сцены. Возможно подключение различных датчиков глубины (в том числе сканирующих лазерных дальномеров и игровых датчиков типа PSDK - Kinect и XTion). Это, в свою очередь, обеспечивает независимость от конфигурации помещения и условий освещения.

Для решения второй задачи - создания удобного языка взаимодействия - система захвата жеста была разбита на две компоненты. Одна из компонент непосредственно поддерживает захват и сопровождение точек интереса, в качестве которых могут выступать руки оператора. Вторая отвечает за распознавание и обработку модификаторов состояния сопровождаемых точек. Сами модификаторы могут быть самыми различными: от простейших бинарных состояний (в таком случае получаем аналог трёхмерной мыши с кнопками) до сложных кистевых поз, аналогичных языку глухонемых, что позволяет добиться большей широты взаимодействия с виртуальным объектом. Однако, представляется, что при использовании такого языка в рамках систем компьютерной визуализации следует проводить последовательное упрощение модификаторов, используя лишь наиболее естественные позиции рук и отдельных пальцев, а также простые переходы между позициями.

Разрабатываются способы удобного конфигурирования и создания пользовательских словарей для языка на основе положения, траекторий и модификаторов сопровождаемых точек, что сделает язык наиболее гибким и учитывающим условия решаемой задачи.

Для разработки используются сторонние библиотеки с открытым кодом. В настоящее время уже разработаны и проходят этап тестирования модули ядра и захвата и обработки движений. Также начата разработка модуля для взаимодействия с системами трёхмерного вывода на устройства виртуальной реальности. (В настоящее время - очки  и шлем виртуальной реальности. Возможно также использование других сред, в частности, CAVE).

Кроме того начаты исследования и начальное проектирование модуля, позволяющего использовать движения рук для управления роботами.

Работа выполнена при поддержке программы Президиума РАН № 18 "Алгоритмы и математическое обеспечение для вычислительных систем  сверхвысокой производительности", а также проекта 12-П-1-1034 УрО РАН.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57718. Народна та професійна культура через призму історії України та української літератури першої половини ХІХ століття 128.5 KB
  Українська культура І половини ХІХ століття Художня культура. Народна та професійна культура Українська література. Шевченко - художник Музичні інструменти: кобза бандура Основні поняття: культура народна культура професійна культура етнографія...
57719. Натуральні числа. Геометричні фігури 45.5 KB
  Мета: навчальна закріпити поняття кут елементи кута рівні кути види кутів позначенням кутів; формувати в учнів вміння будувати кут; відпрацювати навички побудови кутів розрізняти кути на готових рисунках і позначати...
57720. Квадратична функція. Квадратні нерівності 462 KB
  Мета уроку: Сприяти узагальненню матеріалу, поглибленню знань. Розвивати мислення, кмітливість, цікавість, оперативність у виконанні вправ, інтерес до навчання. Виховувати вміння працювати колективно.
57721. Квадратні рівняння 72 KB
  Мета: навчальна: перевірити узагальнити систематизувати знання учнів з теми Квадратні рівняння усувати помилки які допускають учні під час розвязування вправ і задач які зводяться до квадратних рівнянь...
57723. Решение квадратных уравнений 169.5 KB
  Нужно знать: определение квадратного уравнения; виды квадратных уравнений; формулы для вычисления дискриминанта; формулы для нахождения корней квадратного уравнения; теорему Виета.
57724. Чарівний світ квадратних рівнянь 90.5 KB
  МЕТА: Узагальнити й систематизувати знання учнів з теми «Квадратні рівняння»; закріпити вміння та навички учнів розв’язувати рівняння різними способами, використовуючи основні формули, теореми Вієта, коефіцієнтів квадратного рівняння...
57725. Квадратні рівняння 151 KB
  Мета: узагальнити та систематизувати знання учнів про квадратні рівняння; продовжувати формувати вміння та навички розв’язувати квадратні рівняння; розвивати творчі здібності учнів шляхом розв’язування рівнянь різними способами...
57726. Квантовая физика с помощью компьютера. Обработка табличных величин 1.42 MB
  Названия химических элементов текстовая информация: барий вольфрам рубидий. Программы должна дать ответы на вопросы: Какой из химических элементов имеет большую работу выхода электронов...