人机交互技术2—交互设备简介.ppt

立体视觉 头盔式显示器 CAVE 真三维显示 三维显示设备 由于人类从客观世界获得的信息60%以上来自视觉，因而视觉沟通就成为多感知虚拟现实系统中最重要的环节，立体视觉技术也就成为虚拟现实的一种极重要的支撑技术。 人是通过右眼和左眼所看到物体的细微差异来感知物体的深度，从而识别出立体图像的。 （1）立体视觉 立体影像生成技术主要有两种 主动式模式 对应用户的左右眼影像将按照顺序交替显示，用户使用LCD立体眼镜保持与立体影像的同步，这种模式可以产生高质量的立体效果。 被动式系统 需要使用两套显示设备以及投影设备分别生成左右眼影像并进行投影，不同的投影分别使用不同角度的偏振光来区别左右眼影像，用户使用偏振光眼镜保持立体影像的同步。 立体成像生成技术 头盔式显示器（Head Mounted Display，HMD）是一种立体图形显示设备，可单独与主机相连以接受来自主机的三维虚拟现实场景信息。 目前最常用的头盔显示器是基于液晶显示原理的，最早如美国VPL公司于1992年推出的Eyephone，它在头上装有一个分辨率为360×240象素的液晶显示器，其视野为水平100度。 （2）头盔显示器 这是一种四面或六面的沉浸式虚拟现实环境。对于处在系统内的用户来说，投影屏幕将分别覆盖用户的正面、左右以及底面视野，构成一个边长为10英尺的立方体。 可以允许多人走进CAVE中，用户戴上立体眼镜便能从空间中任何方向看到立体的图像。CAVE 实现了大视角、全景、立体、且支持5～10 人共享的一个虚拟环境。 （3）洞穴式显示环境CAVE 真三维显示是三维显示的最终目标，是一种能够实现360度视角观察的三维显示技术，是现实景物的最真实的再现。 在真三维显示场景中，位置各异的用户无需借助其他器具，就可以围绕显示区域看到与自身位置相对应的信息，在宽广的视场和视距范围内随心所欲地边走边看，符合人类对真实场景的观看方式。 缺点：只能产生半透明的3D透视图，而无法显示不透明的三维物体。 显示技术 扫描体显示 固态体显示 （4）真三维显示器 第3章 交互设备简介  输入设备 输出设备 虚拟现实交互设备 内容摘要 3.1 输入设备 文本输入设备 键盘输入是最常见、最主要的文本输入方式。 手写等一些更自然的交互方式也可为文本输入提供辅助手段。 3.1 输入设备 图像输入设备 二维扫描仪可以快速地实现图像输入，且经过对图像的分析与识别，可以得到文字、图形等内容； 摄像头是捕捉动态场景最常用的工具。 3.1 输入设备 三维信息输入设备 在许多领域，如机器视觉、面形检测、实物仿形、自动加工、产品质量控制、生物医学等，物体的三维信息必不可少的。 三维扫描仪是实现三维信息数字化的一种极为有效的工具。 动作捕捉设备则用于捕捉用户的肢体甚至是表情动作，生成运动模型。在影视、动漫制作中已被大量应用。 根据传感方式的不同，三维扫描仪主要分为接触式和非接触式两种。 接触式的三维扫描仪采用探测头直接接触物体表面，通过探测头反馈回来的光电信号转换为物体表面形状的数字信息。该类设备主要以三维坐标测量机为代表。 其优点是具有较高的准确性和可靠性，但也存在测量速度慢、费用较高、探头易磨损以及误差修正等缺点。 非接触式的三维扫描仪，主要有三维激光扫描仪，照相式三维扫描仪等，分别是基于激光扫描测量和结构光扫描测量等技术设计的。 这类设备的优点是扫描速度快，易于操作，且由于不需接触被测量的物体，所以对物体表面损伤少等。 （1）三维扫描仪 机械式、电磁式、光学式捕捉设备 （2）动作捕捉设备 （2）动作捕捉设备 机械式动作捕捉设备 利用可伸缩的机械结构安装于捕捉物体上，以取得各部分的运动量。 优点是成本低廉，但这种方式限制了运动物体的自由运动，且由于机械设备的尺寸、重量等问题，因而限制了其应用范围。 电磁式设备 将若干低频磁场感应器安装在捕捉物体上，根据感应器接收到的磁场，可以计算出接收器相对于发射器的位置和方向。但其由于易受电磁干扰影响到了捕捉数据的精度和稳定性，对于作业场地的要求也非常严格。 （2）动作捕捉设备 光学式运动捕捉 利用计算机视觉原理。从理论上说，对于空间中的一个点，只要它能同时为两部摄相机所见，则根据同一时刻两部摄相机所拍摄的图像和对应参数，就可以确定这一时刻该点在空间的位置。摄相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像序列中就可以得到该点的运动轨迹。光学式运动捕捉便是利用这一点通过对目标上特定光点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务。 3.1 输入设备 指点输入设备 指点设备常用于完成一些定位和选择物体的交互任务。物体可能处于一维、二维、三维或更高维的空间中，而选择与定位的方式可以是直接选择，或通过操作屏幕上的光标来完成。 鼠标 光笔 控制杆 触摸板 触摸屏