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

55842. ОРГАНІЗАЦІЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ СТУДЕНТІВ У ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДАХ 114 KB
  Співвідношення обсягів аудиторних занять і самостійної роботи студентів визначається з урахуванням специфіки та змісту конкретної навчальної дисципліни її місця значення і дидактичної мети в реалізації освітньопрофесійної програми а також питомої ваги...
55843. Вычитание двузначных чисел с переходом через разряд 30.5 KB
  Оборудование урока: компьютер мультимедийный проектор экран учебник математики рабочая тетрадь по математике №1 Тип урока: урок открытия нового знания. В содержание урока я включила элементы обучения школьников универсальным учебным действиям...
55844. Мои домашние животные 63.5 KB
  При создании урока я как учитель поставила перед собой и детьми цели: Цели урока: развитие языковой догадки зрительной и слуховой памяти логического мышления инициативы через составление диалога...
55845. Борьба за существование и ее формы 24.5 KB
  Напомнила домашнее задание и тему прошлого урока дала несколько минут на повторение домашнего задания. При проверке домашнего задания использовала индивидуальный опрос так как материал прошлого урока достаточно объемный и каждый ответ на вопрос может быть оценен.
55846. Время 34.5 KB
  Специфика урока состоит в том что он готовит учащихся через повторение времени к следующему блоку Распорядок дня.
55847. Минералы и горные породы 31.5 KB
  Анализ целеполагания Анализ структуры урока Анализ содержания учебного материала Анализ деятельности учителя на уроке. Задачи урока реальны для выполнения.
55850. Самоосвіта – одна із акмеологічних умов професійного росту вчителя 51.5 KB
  Самоосвіта вчителя є необхідною умовою професійної діяльності педагога. Не секрет що багато батьків приводячи дитину до школи просяться в клас до конкретного вчителя предметника або класного керівника.