一种交互输入新技术_三维手势识别.pdfVIP

第 14 卷第 6 期 华 　东 　船 　舶 　工 　业 　学 　院　学 　报 Vol14 No 6 　 2000 年 12 月 Journal of East China Shipbuilding Institute 　 Dec . 2000 　　　　　　 ( ) 文章编号 : 1006 - 1088 2000 06 - 0038 - 07 一种交互输入新技术 ———三维手势识别 曾芬芳 , 　　苏 　勇 , 　　陈　洁 (华东船舶工业学院电子与信息系 , 江苏 　镇江 　2 12003) ( ) 摘 　要 : 结合文献资料及笔者的科研成果 ,综合介绍了基于数据手套和基于视觉 摄象机 输入手势的 新的三维交互输入技术 。这种技术利用计算机进行图象分析 ,并采用神经网络和几何方法对输入三维 图象进行识别 ,从而实现三维的交互输出。这是一种具有广阔运用前景的新技术 。 关键词 : 虚拟现实 ; 手势识别 ; 三维交互 ; 神经网络 中图分类号 : TP39 14 　　　　　　　　文献标识码 : A 0 　引　言 在虚拟现实中,手是用户模型中十分重要的动作与感知关系模型 ,人的行为特征[ 1 ,2 ] 是人机交互的 重要研究内容 。在虚拟环境中用手实现抓取 、释放物体以及飞行 、漫游 、导航等三维交互任务和技术 , 以 往是利用人的触摸行为和计算机的反应来获得基于人机交互的手段 ,一般采用硬设备如空间球 、6D 操 ( ) 纵杆 、6D 鼠标等来实现 。但也可用人们的自然技能 ,通过计算机非接触式地 如数据手套和摄象机等 观察用户的动作 ,实现人机交互 ,这是一种通过手势识别来了解用户意图的、有前途的三维交互新技术 。 因为在 V R 环境中抓握该环境中的物体 ,应与用户手在生活中的动作一致 ,这一切的研究都是基于运动 学 、动力学以及反运动学 ;这一切还与使用手掌 、拇指和每个手指的位置在抓握物体时运用自然 、可信的 几何和物理特征有关 ; 同时还要使用户能感知手抓握的作用力 。显然这是一项十分艰巨的研究工作 ,但 ( ) 它在人机交互困难的领域 如虚拟现实环境 、遥控机器人和电信会议 、哑语手势等 使用户不需要训练就 可用人类自然技能 ,充分发挥手在交互过程中的自然性 、灵活性和适应性 。 国内外科学家对手势识别进行了大量研究 。1994 年 ,Ramon M S 和 Dannil T 研制了一种基于物理 约束的手抓取过程的手动作合成的控制与抓取系统[3 ] 。1995 年 ,L ee J int ae 和 Kunii To siyasv L 研究用 摄像机获得手的运动图像数据来 自动分析三维手势[4 ] ,实现三维手势重构 。1997 年 ,加拿大多伦多大 学的 Sidney S F 研究的 Glove Talk II[5 ,6 ] 系统是 目前最有影响的手势接口系统 ,他采用神经网络将用户 手势转换成手势语言参数 ,通过语言合成器合成为语言输出。我国高文等人 ,也进行了基于手势和人的 行为动作识别的手语合成技术的研究 。 1 　手势识别的原理 1 . 1 　手势的概念 手势是指在人的意识支配下 ,人手作出的各类动作 ,如手指弯曲、伸展和手在空间的运动等 ,可以是 收稿 日期 : 2000 - 05 - 15 ( ) 基金项 目: 行业基金项 目 院编 963 11 ( ) 作者简介 :