论文部分内容阅读
虚拟人体仿真是在虚拟环境下进行人体仿真,在核反应堆维护、载人航天、医疗手术的模拟训练等高危险性作业中有着广泛的应用。而手部运动跟踪是虚拟人体仿真中一个不可缺少的组成部分,所以研究其具有重要的意义。手部运动跟踪系统是通过从外部传感器设备中采集相关数据,然后作用于虚拟环境中的手部模型,从而完成手部的平移旋转、手部指骨绕相应关节旋转以及手部与虚拟物体交互等操作。本文对手部运动跟踪系统进行设计,并在Virtools平台下实现了手部运动跟踪系统。本文的主要工作如下：(1)完成手部运动数据采集。本文基于人体生物学数据模型,对5DT数据手套采集的数据进行分析,再将其转换为适合Virtools平台的数据格式,并在该平台下开发了5DT数据采集模块。同时,本文对trakSTAR位置跟踪器采集的数据进行分析和转换,在Virtools平台下实现位置跟踪器数据采集模块。实验表明,本文所设计的模块可以保证数据采集的正确性,为手部的各种运动提供支持。(2)完成在Virtools平台下的手部基本运动。本文根据计算机图形学中三维运动中平移、旋转、坐标变换等算法,依托外部设备采集的数据,在Virtools平台下实现了手指指骨的屈伸运动和手部在三维空间中的平移、旋转等动作。实验表明,此方法可以较为简单的实现手部的各种运动。(3)完成手部与物体的交互操作。本文基于Virtools平台的特性,设计出判断手部是否可以抓起物体的算法,并在Virtools平台下实现了此功能。实验表明,在缺少力反馈设备的条件下,此方法可以较好的实现手部与虚拟物体的交互。本文完成了手部运动跟踪系统的设计与实现。测试结果表明,该系统可以实现手部运动、手部跟踪和手部与虚拟物体交互等功能。