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

55158. Педагогічне спілкування як провідна складова професійно-педагогічної комунікації 57.5 KB
  МЕТА: Схарактеризувати педагогічне спілкування за функціями; зясувати що є запорукою продуктивного педагогічного спілкування; визначити барєри спілкування та оптимальні способи їх подолання.
55161. Вікові та індивідуальні особливості розвитку школярів та їх врахування в навчально-виховному процесільні особливості розвитку школярів та їх врахування в навчально-виховному процесі 71 KB
  Мета: розкрити необхідність врахування вікових та індивідуальних особливостей учнів у вихованні і навчанні. Знати: визначення виховання освіта навчання розвиток формування теорії розвитку особистості чинники рушійні сили розвитку і виховання особистості. Періодизація розвитку особистості у педагогіці. Нерівномірність розвитку.
55162. Социальная политика. Политика доходов и занятости 23.34 KB
  Цели социальной политики: повышение качества жизни населения, обеспечение приоритета социальных критериев создания и расширения производства, укрепление трудовой мотивации, обеспечение занятости, обеспечение благосостояния и социальной справедливости, полная реализация личных свобод и прав граждан, регулирование доходов, смягчение социальной напряженности.
55163. Робота з об'єктами в ОС Windows 2.11 MB
  Мета: Формування умінь та навичок по створенню, копіюванню, перейменуванню, знищенню та відновленню обєктів в операційній системі Windows. Постановка загальної проблеми: Як створювати, копіювати, перейменовувати, знищувати та відновлювати об'єктів в операційній системі Windows?
55164. Планування як функція управління 48.5 KB
  Мета: зясувати сутність планування як функції управління виділити основні етапи процесу планування та типи планів в організації класифікувати цілі управлінського планування зясувати механізм управління за цілями та визначити його сильні та слабкі сторони...
55166. Використання фреймів в html-документах 488 KB
  Мета роботи: навчитись застосовувати фрейми при створенні html-документів. 1 Підготовка до заняття 1. Вивчити відповідні розділи теоретичної частини методички та відповідного лекційного курсу. 2. Підготувати малюнки в Pаint та зберегти їх як fon1.bmp та fon2.bmp.