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

38910. Исследование законов вращательного движения на маятнике Обербека 1.08 MB
  ЦЕЛЬ РАБОТЫ: расчет момента инерции сложного тела исследование зависимости момента инерции от распределения массы внутри твердого тела от величины внешней силы и от ее плеча. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Абсолютно твёрдым телом называется тело которое ни при каких условиях не может деформироваться то есть расстояние между двумя точками или точнее между двумя частицами этого тела остаётся постоянным. При вращении твёрдого тела все его точки движутся по окружности центры которых лежат на одной прямой называемой...
38915. Исследование процесса квантования по уровню случайных последовательностей 137.5 KB
  Цель работы Исследование способов моделирования процесса квантования по уровню последовательностей непрерывных случайных величин. Приобретение практических навыков определения статистических характеристик последовательностей дискретных случайных величин и шумов квантования. При квантовании по уровню диапазон возможных изменений функции интервал Xmin Xmx разбивается на m интервалов квантования: qk=zk–zk1 k=1 2 m где z0=Xmin z1 zm1 zm=Xmx.
38916. Исследование способов Моделирования стационарных случайных процессов с разной степенью дифференцируемости 180.5 KB
  Краткие теоретические сведения Распределение энергии случайного процесса по гармоническим составляющим описывается его спектральной плотностью спектром Sw где w=2πf круговая частота. В зависимости от временной структуры процесса этот спектр может принимать различную форму. Следовательно характер распределения энергии процесса по спектру связан со степенью гладкости самого процесса и может быть использован для ее оценки. Известно что спектр процесса однозначно связан с его корреляционной функцией Bτ парой преобразований Фурье...
38917. Исследование способов Моделирование стационарных случайных процессов с заданными статистическими свойствами 181.5 KB
  В настоящей работе такой моделью является модель случайного стационарного процесса с заданными статистическими свойствами описываемыми его корреляционной функцией и спектральной плотностью В соответствии с теорией сформировать случайный процесс с заданной корреляционной функцией можно в частности следующим образом.01; интервал дискретизации t=0 : Ts : 20; вектор моментов времени x1=rndn1 lengtht; белый шум...
38918. Исследование способов ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ в программной среде curveexpert 1.3 236 KB
  Цель работы Исследование возможностей приложения CurveExpert для обработки и анализа экспериментальных данных. Получение практических навыков по аппроксимации данных различными моделями поиску наилучшей модели созданию собственных моделей. Получение практических навыков по анализу полученной модели получение дополнительных сведений о исследуемых данных и их моделях.