一、虚拟现实环境中涡流特征的多通道感知技术研究(论文文献综述)
艾兴,李苇[1](2021)在《基于具身认知的沉浸式教学:理论架构、本质特征与应用探索》文中进行了进一步梳理近年来,随着5G、AI、物联网、大数据等新兴技术的快速发展,在引发社会变革的同时,也对教育教学提出了巨大挑战。基于具身认知的沉浸式教学是在智能技术支持下,以沉浸理论为理论基础,以具身认知为驱动,以促进学习者身心整体发展为目标的新型教学形态,它是对智能时代教学变革的一种回应。其构成要素包括具身化、可交互的3D学习场景,平等的、互动的主体间性师生关系,动态的、开放的时空结构,智能化、虚拟化的教学资源,人机协同、个性化、多样化的展开方式,精准的、数据驱动的学习评价。因此,可从沉浸式教学的教学目标、教学环境、教学活动、教学评价等方面,构建沉浸式教学的模型框架,并将体感技术、人工智能技术、扩展现实技术和学习分析技术等作为其主要的技术支撑。在实施中,将沉浸式教学的操作过程分为课前、课中、课后三个阶段,每个阶段都具有不同的任务。从而为沉浸式教学在课堂教学中的落地,提供一些理论参考和实践策略。
潘路茜[2](2021)在《基于空间感知的虚拟现实界面设计与研究》文中提出
郭斌[3](2021)在《视触觉增强现实技术在康复训练中的应用研究》文中研究说明增强现实技术通过将计算机生成的感知信息或虚拟对象叠加到真实世界中,以实现对真实世界的增强,提供一种与真实世界交互的体验。触觉反馈通过使用触觉设备与虚拟环境进行交互来感知触觉信息,与人类感知信息的方式相同。视触觉增强现实技术结合增强现实技术与触觉反馈,在增强现实环境下加入力触觉感知,使操作者通过触觉设备在真实场景中与虚拟对象进行触觉交互。将视触觉增强现实技术应用于手功能康复领域,让患者在视觉和触觉的双重刺激下进行康复训练,改善手部运动功能障碍。此技术的应用不仅为患者提供了丰富的交互场景,还提供了真实的反馈力,提升了患者参与训练的积极性和主动性。本文依托于国家自然科学基金项目,结合计算机视觉和力/触觉渲染算法,开发了一个基于视触觉的增强现实手功能康复训练系统,并设计了不同反馈力的康复训练项目。本文的主要研究内容包括以下几个方面:首先,对视触觉增强现实技术的研究现状进行了分析和总结。本文提出了一种改进的ORB(Oriented Fast and Rotated BRIEF)和KLT(Kanade Lucas Tomasi)增强现实跟踪注册算法并基于此搭建增强现实环境。与目前基于自然特征的方法进行对比分析,结果表明本文的算法提高了系统的实时性。然后将触觉设备集成到增强现实环境中,提出对视触觉工作空间进行三维配准,基于视触觉空间的刚性转换对触觉设备触控笔的位置进行校准,将虚拟交互工具叠加到真实触控笔上;同时对触控笔的方向进行校准,融入触控笔的运动姿态,实现真实触控笔与虚拟交互工具的协同运动。触觉设备在场景中的出现占据了一定的位置,造成了视觉障碍,给进行触觉交互的操作者带来干扰。为实现更具真实感与沉浸感的增强现实环境,本文结合抠图算法和图像修复算法对触觉设备进行了移除和隐藏。其次,本文对所用3D Systems Touch触觉设备进行了运动学建模,建立了正逆运动学方程,对反馈力的计算方法提出改进,同时对触觉交互点与虚拟对象间产生的碰撞问题提出了解决方法。最后,本文将视触觉增强现实技术应用到康复领域中,基于所用触觉设备,结合增强现实技术设计了基于力反馈的手功能康复训练系统。该系统结合了基于反馈力的触觉渲染算法,设计了两个不同类型的康复训练项目:颠球训练和写字训练。颠球训练项目主要为了改善患者手部及腕关节的自由活动能力以及对手部力量的训练,写字训练主要锻炼患者手指的抓握能力以及力触觉感知能力。最后通过实验验证系统的可行性和实用性。
谢丽鑫[4](2021)在《三维多通道用户界面范式及可用性评估方法》文中研究指明三维多通道交互是一种更贴近现实世界认知的交互方式,支持多种输入输出设备,能满足不同用户群体的交互需求,在医疗、教育等领域得到了广泛的应用。通过三维多通道用户界面,人们可以更加方便地执行操作任务和感知系统状态,在交互的过程中有更强的沉浸感和真实感。因此,研究以用户为中心的三维多通道界面设计具有重要的实际价值和意义。由此产生两个亟待解决的问题:三维多通道用户界面缺乏统一的界面范式,给界面开发带来了困难;多通道交互信息来源复杂,缺乏完善的可用性评估指标体系,不同的评估指标对界面可用性的影响缺少定量评估方法。本文针对以上两个问题,基于项目组的三维多通道交互平台开展研究,内容包括三个方面:基于Norman模型分析用户交互行为,引入基于现实的元素,建立三维多通道用户行为模型和真实世界混合控制隐喻框架;基于三维多通道用户行为模型和隐喻框架,提出三维多通道用户界面范式,并应用于界面设计;根据三维多通道交互的特点,建立可用性评估指标体系,提出界面可用性评估方法。本文的主要工作和创新性如下:(1)针对用户交互行为特点及三维多通道用户界面交互特性,分别建立三维多通道用户行为模型和界面隐喻框架。为解决现有用户行为模型对交互过程解析不足的问题,以经典Norman模型为研究基础,建立三维多通道用户行为模型,该模型对三维多通道交互环境下的用户行为过程进行准确解析,描述基于现实的元素对交互过程的影响及作用方式,为三维多通道用户界面设计提供准则;为解决交互领域和数字应用领域间的匹配问题,对界面的元素进行分类,构建三维多通道界面隐喻概念模型,确定隐喻与界面元素间的映射关系,基于这一映射关系,通过操作法、语用法及结构法,建立真实世界混合控制隐喻框架,此框架作为界面设计的隐喻基础,使三维多通道界面基于用户已有知识进行工作。(2)针对三维多通道用户行为模型及隐喻框架,提出三维多通道用户界面范式3DSOEM,并设计三维多通道地球仪教学软件界面。参考WIMP范式的界面组件划分方式,以三维多通道用户行为模型和界面隐喻框架为基础,分析三维多通道用户界面的必要组件,提出三维多通道用户界面范式3DSOEM,该范式考虑三维多通道交互环境下的人体因素和现实因素,缩小了交互鸿沟;为验证3DSOEM范式的可行性,设计了一款三维多通道地球仪教学软件的界面,实验结果表明,该界面相对于同功能的WIMP界面,具有更高的交互效率和更低的出错率,给用户带来更舒适的交互体验。(3)针对三维多通道用户界面可用性的设计要求和影响因素,建立可用性评估指标体系,提出三维多通道用户界面可用性评估方法。从系统性能、任务性能和用户主观三个角度,分析界面的评估指标、影响指标的因素和评估方法,建立三维多通道用户界面可用性评估指标体系;对于该体系中涉及的具体指标对整体可用性的权重影响问题,建立可用性权重模型,该模型基于层次分析法,将整体可用性按照评估指标体系进行划分,通过评价矩阵对交互数据进行标准化处理,最终获得各个评估指标权重值。经验证,该可用性评估方法为三维多通道用户界面提供了有效的评估方式。
黄琳[5](2021)在《虚拟人群疏散标志感知与群组行为建模研究》文中进行了进一步梳理室内人群应急疏散模拟是室内地理信息系统、虚拟地理环境、计算机人群模拟等的研究前沿,是室内建筑规划、应急疏散演练、消防安全评估等领域的应用研究热点。针对灾害事件中人群疏散行为数据获取困难、经典社会力模型难以模拟复杂场景中群组感知疏散行为等问题,本文结合虚拟地理实验和人群疏散建模理论,提出虚拟人群疏散地理实验理论和方法。采用虚拟现实和眼动追踪等前沿技术,主要从标志感知和群组行为两个方面,开展复杂场景中群组感知行为建模和模拟研究。最后以北京市某地铁站为实验区,结合标志感知疏散模型、群组疏散模型和复杂场景疏散模型,开展地铁站内人群疏散过程模拟实验和分析。本文主要研究成果和创新点如下:(1)从虚拟地理实验的角度梳理虚拟人群地理实验的基本理论、基本原则和实验工具,构建了虚拟人群地理实验框架。面向人群应急疏散应用,提出虚拟人群疏散地理实验主要包括现实演练人群实验、物理还原人群实验、真人参与虚拟人群实验和数字模拟人群实验。(2)提出了局部信息感知和路径规划的改进社会力人群疏散模型。针对经典社会力模型难以模拟复杂场景(多出口、多通道、多路口等)的问题,本文首先以某一室内场景为研究区开展虚拟人群标志感知疏散实验,基于实验数据提取标志感知时间、距离、角度等重要参数,并对研究区内的应急疏散指示标志系统进行优化。然后结合标志搜索算法、路口搜索算法和期望速度更新算法,形成了支持场景局部信息感知和路径规划的人群疏散模型,并利用实验结果验证了该模型的有效性。最后利用模型模拟结果评估标志系统优化前后的疏散效率,两个初始位置的模拟结果表明,优化后标志系统分别可以提升37%和28%的疏散效率。(3)提出了考虑群组避让和次群组协调行为的改进社会力群组疏散模型。针对微观人群疏散模拟中缺乏考虑群组行为影响的问题,开展虚拟群组疏散实验。基于实验数据和人群视频数据,提出了考虑群组间的避让行为模型,包括群组间的同向和相向避让行为。同时提出了考虑次群组间协调行为模型,包括次群组内对齐和保持间距的行为。对比模拟结果与视频数据验证了群组疏散模型的有效性。利用该模型开展群组在单出口场景、双出口场景、狭窄通道等典型场景中不同出口大小、不同期望速度等参数下的疏散过程模拟实验。结果表现出了较强的群组避让行为和次群组协调行为,此外还出现了“出口拱形”、“快即是慢”等经典人群疏散现象。(4)针对现有人群疏散模型缺乏考虑复杂动态场景的问题,结合场景对象空间索引、群组随机算法,提出了适应复杂动态场景的人群疏散模型。以北京市某地铁站为例,构建场景内的静态元素和动态元素,通过模拟复杂地铁站内不同期望速度下的人群疏散过程,证明了疏散人群中群组的存在,增加了疏散时间,降低了疏散效率,且群组的影响作用随期望速度的增加而减小。
魏强[6](2021)在《面向康复训练的下肢外骨骼系统集成与主动控制技术研究》文中认为随着社会经济发展及老龄化人口增长,由心脑血管疾病及意外损伤引起的下肢运动功能障碍频发,严重影响了患者个体的日常生活与工作。下肢外骨骼机器人作为能够帮助下肢运动功能障碍人群进行康复治疗的新型康复设备,在提升康复效果、节省人力物力等方面具有优势。目前,下肢外骨骼机器人正逐步转入市场推广,然而在实际应用方面仍存在许多共性问题,如外骨骼系统会给用户造成较大承重负载、人-机运动不协调、控制方案中未融入人体主观运动意图、外骨骼步态多为仿生理论生成不具备人体个性化特征等。以上问题会导致用户在康复训练中参与度低,依从性差,进而影响康复效果。本文针对目前研究中存在的部分共性问题,设计集成了系列化的下肢外骨骼系统,以此为基础面向不同应用对象给出了不同主动控制策略中的关键技术方案,具体如下:(1)针对下肢外骨骼控制中人-机运动不协调问题,从人-机刚度匹配角度设计基于人体变刚度技能传递的下肢外骨骼协同控制方案。首先建立由肌肉活动水平调制的人体关节刚度估计模型,实现由表面肌电(surface electromyography,sEMG)信号对关节刚度的实时估计;然后构建外骨骼动力学与关节可变阻抗模型,采用模糊估计器逼近未知动力学动态参数,同时设计人-机协同控制器,并通过Lyapunov直接法证明了在人-机刚度匹配及动力学模型估计中产生的误差的有界性;最后通过实验开展验证,结果显示了该控制方案的可行性与对人-机协调性提升方面的有效性。(2)针对控制方案中未融入人体主观运动意图问题,提出基于连续运动意图识别的随动下肢外骨骼主动控制方案。首先结合双目相机与OpenPose算法获取人体的三维跟踪信息,解决双目相机获取深度信息时复杂的特征点匹配问题,建立移动辅助架非完整约束下的运动学模型,设计对人体位置实时随动跟踪的速度控制器;其次,设计基于长短时记忆(long short-term memory,LSTM)的神经网络模型用于多通道sEMG信号到关节角度的连续映射,以获取人体运动意图;然后,为判断步行运动模式,提出基于足底力分布特征的步态相位识别方法,设计基于屏障Lyapunov函数的轨迹跟踪控制器,利用屏障Lyapunov函数来确保系统未知非线性项的有界性,从而实现全局渐近跟踪;最后通过实验开展验证,结果显示了整体控制方案的有效性,并通过实验对比结果验证了 LSTM网络模型对关节角度比传统方法预测精度高,以及在设计的轨迹跟踪控制器作用下会有更小的跟踪误差。(3)针对下肢外骨骼步态不具备人体个性化特征问题,设计结合虚拟现实(virtual reality,VR)技术与由脑电(electroencephalogram,EEG)信号解码的外骨骼主动步态生成方案。首先,提出一种基于高斯过程回归(gaussian process regression,GPR)的关键步态参数预测方法,以预测的关键步态参数构造步态轨迹的约束条件,由多项式插值规划获得人体单步个性化步态轨迹。然后,为形成连续运动步态,提出以运动想象下的EEG信号对单步运动分类触发的方法,创新性地结合了 VR技术,避免了利用视觉刺激等诱发手段产生EEG信号而引起的视觉疲劳。一方面,开发以森林、草地为主题环境的VR场景,设置相关标记提示用户进行分类动作的运动想象。另一方面,由共空间模式(common spatial pattern,CSP)算法提取EEG信号特征,基于支持向量机(support vector machine,SVM)对行走/停止运动想象时的EEG信号进行分类。最后,通过实验验证了方案的有效性,结果显示生成的GPR模型对关键步态参数预测误差率为5%左右,同自发运动想象相比VR环境下更容易产生差异性的EEG信号。
李小华[7](2019)在《虚拟现实健身车系统的多通道交互设计及用户体验研究》文中认为虚拟现实随着技术的不断发展成熟,正在与各个领域逐渐融合,在体育运动领域,虚拟现实沉浸式的运动体验越来越吸引着人们参与其中。而在虚拟现实环境下进行运动,多感官通道的设计与用户的沉浸感、眩晕感等用户体验因素紧密相关,需要对多感官通道进行合理分析和设计。针对虚拟现实运动情境下的多感官通道设计及其用户体验问题,研究了国内外学者对虚拟现实中的视觉、听觉和触觉设计的最新理论研究成果,重点对多感官通道在虚拟现实中的特性进行了梳理归纳,提出了视觉、听觉和触觉通道的设计原则,作为设计研究的理论依据。同时为了对虚拟现实运动情境下的用户体验进行评估,提出了适用于虚拟现实运动体验评估的模型框架,为分析多感官通道对运动体验的影响提供了新的评估方法。以虚拟现实健身车系统的多感官通道交互设计为例,展开课题的具体研究,采用数据挖掘、问卷调查和用户访谈方法,了解用户对传统健身车运动的情感倾向特征,发现用户在使用健身车过程中遇到的问题和体验上的不足,挖掘用户对虚拟现实健身车的功能需求,分析得出多感官通道在实现功能需求上的设计要点。根据功能需求建立虚拟现实健身车系统的信息架构,结合骑行行为分析对其中的交互流程进行了梳理,应用提出的多感官通道设计原则,对虚拟现实健身车系统的视觉、听觉和触觉通道进行了设计。应用Unity3D引擎和传感器技术设计和实现了虚拟现实健身车原型系统,重点实现了提出的多感官通道设计方法。基于原型系统展开了实验研究,采用生理反馈仪、脚踏式功率计实时记录被试心电图和功率数据,分析了视觉、听觉和气流触觉通道对用户体验的不同影响。实验结果表明,虚拟现实健身车原型系统的总体用户体验良好,具备视觉、听觉与气流触觉的多感官通道反馈方式,能够提升用户的存在感、提高情感沉浸和减少不安感。满足了虚拟现实健身车系统中对多感官通道的设计要求,也验证了所提出的多通道交互方式的可行性。
王松[8](2019)在《面向感知增强的流场可视化与沉浸式模拟技术研究》文中提出流场可视化在帮助用户分析和理解复杂流场流动机理,洞察流场物理现象并发现流动科学规律方面发挥着重要的支撑作用。本文立足于流场可视化过程中的重难点问题进行深入探究,以增加用户对流场物理过程感知为研究目标,从可视化绘制算法、呈现环境和交互技术、布局方式等方面开展理论创新和技术突破,帮助拓展流场可视化中信息表达的多样性,为用户提供良好的流场可视化分析环境,提高对流场科学数据处理效率和可视分析能力。主要研究成果归纳如下:1.抽象领域专家分析理解流场物理现象的过程,提出了基于VCIH模型的感知增强类流场可视化分类策略,从视觉感知增强、流场过程增强、探索式交互增强以及硬件依赖性增强四个方面梳理目前主要的研究进展。2.为有效表征矢量场特征结构,提升流线的绘制质量与视觉效果,提出了基于几何特征的自适应撒点策略来提高流线绘制的视觉效果和属性表征的能力。为了获得高质量的流面绘制结果,提出了自适应三角化策略保持流面结构的完整性、平滑性以及凹凸性,有效展现清晰的流场模式和重要的流动特性,增加三维流场数据的可读性。3.为提高二维纹理绘制方法的图像质量和兼容性,结合颜色特征映射方法提出了基于分层聚类的ColorLIC绘制算法,借助全局采样和邻近聚类算法有效改善二维流场细节特征的视觉呈现效果。针对扩展到三维空间时纹理片元间存在的视线遮挡和混乱问题,提出基于GPU加速实现的稀疏噪声纹理生成的改进三维矢量场VolumeLIC绘制技术,满足实时显示的要求,有效提升生成三维纹理图像的结构清晰度和视觉表现力。4.结合沉浸式环境下的分析优势与交互特点,定义沉浸式交互方式的设计原则,提出了基于非接触式手势动作的沉浸式流场可视化交互技术,引入动作舒适度评估模型设计交互手势姿态,引入弹簧模型消除手势抖动,引入游标模型基于上下文手势动作判断手势状态,最后以HTC Vive+Leap Motion构建测试平台验证本文交互方法在交互体验度等方面的优势。5.针对单一可视化方法的呈现无法满足用户对复杂流动机理和物理现象的认知需求的问题,引入多视图协同交互模型实现对数据属性特征统计、临界状态分布和时空演化规律的多维度并行呈现。引入多维关联对比模型呈现不同参数环境下的视觉结果,实现对多维属性数据的全方位、多角度观察、对比与分析。设计实现大规模CFD流场可视化分析系统FVIS,通过多组测试案例结合专家意见验证布局方式在提高对复杂多变量流场数据及其潜在关联关系的分析效率和准确率方面的功能性和有效性。
祁彬斌,朱学芳[9](2018)在《引入力触觉的数字文物多模交互方法》文中研究指明目的针对当前文物资源由传统的实体文物向虚拟展示和数字文物进行扩展的趋势,如何提供一种多模态的信息呈现方式就显得尤为重要。通过将力触觉技术引入3维文物展示领域,提出一种基于多模感知的3维文物交互式呈现的算法框架。在对文物的基本特征进行视、听、触觉多通道分析的基础上,依据用户与文物模型的接触状态对多通道信息进行计算和整合。方法在力触觉计算渲染方面,基于嵌入深度构建弹簧系统模拟轮廓形状的接触过程,引入动摩擦和静摩擦因数来反映表面摩擦力这一材质特征,通过法线贴图来实现文物表面纹理的触觉处理;针对交互的环境由2维平面拓展至立体空间,结合力触觉设备将操作时的行为和状态映射为虚拟环境中的操作代理,借助操作代理构建"旋转"和"选择-移动-释放"两种基本的操作范式来实现用户意图;最后,物理引擎的引入将物体的基本运动规律集成至虚拟场景,提升场景交互的真实感.结果使用Phantom Omni手控器搭建面向馆藏文物的多模感知实验系统,抽取志愿者对实验系统进行测评。实验结果表明:运用本文方法,用户可从视觉、听觉、触觉多个通道对数字文物的整体和细节信息进行感知,且交互的整体过程简单、自然、有效。结论本文提出的基于多模感知的数字文物交互式呈现方法,可有效实现对各类数字遗产特别是3维文物的多模重现,在保证较高实时性的同时拥有良好的可用性和情感体验效果。
张凤军,戴国忠,彭晓兰[10](2016)在《虚拟现实的人机交互综述》文中进行了进一步梳理人机交互是虚拟现实的核心技术之一,对推进虚拟现实广泛应用和提高用户的体验具有重要意义.由于传感器和其他硬件技术的发展,目前虚拟现实人机交互有了长足的进步.本文着重回顾与分析了虚拟现实的人机交互范式;三维交互、手势交互、手持交互、语音交互、触觉交互和多通道交互等虚拟现实与增强现实交互技术的主要研究成果和发展趋势;最后给出需要进一步致力研究解决的若干问题.
二、虚拟现实环境中涡流特征的多通道感知技术研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、虚拟现实环境中涡流特征的多通道感知技术研究(论文提纲范文)
(1)基于具身认知的沉浸式教学:理论架构、本质特征与应用探索(论文提纲范文)
一、具身认知与沉浸式教学的概述 |
(一)具身认知理论的基本观点 |
(二)沉浸式教学中的具身认知原理 |
二、沉浸式教学的内涵、要素与特征 |
(一)沉浸式教学的内涵界定 |
(二)沉浸式教学的构成要素及其本质特征 |
1. 学习环境:具身化、可交互的3D学习场景 |
2. 师生关系:平等的、互动的主体间性关系 |
3. 教学结构:动态性、开放性的时空结构 |
4. 资源开发:智能化、虚拟化的教学资源 |
5. 方式创新:人机协同、个性化、多样化的展开方式 |
6. 过程评价:精准化、数据驱动的学习评价 |
三、沉浸式教学的模型框架与技术支持 |
(一)沉浸式教学的模型框架 |
1. 以促进学生身心整体发展为导向的教学目标 |
2. 以智能技术、3D学习场景为条件的教学环境 |
3. 以主客体、环境三者交互为中心的教学活动 |
4. 以分析诊断学习实情为目的的教学评价 |
(二)沉浸式教学的技术支持 |
1. 体感技术 |
2. 扩展现实技术 |
3. 人工智能技术 |
4. 学习分析技术 |
四、沉浸式教学的应用探索 |
(一)沉浸式教学的操作体系 |
1. 课前 |
2. 课中 |
3. 课后 |
(二)沉浸式教学的设计流程 |
1. 课前 |
2. 课中 |
3. 课后 |
五、结语 |
(3)视触觉增强现实技术在康复训练中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究动态 |
1.3 本文研究内容 |
第二章 视触觉增强现实中的关键技术 |
2.1 视触觉增强现实中的关键技术 |
2.1.1 跟踪注册 |
2.1.2 交互技术 |
2.1.3 触觉渲染 |
2.2 图像修复方法 |
2.2.1 视频图像修复研究现状 |
2.2.2 图像抠图 |
2.2.3 Criminisi算法 |
2.3 视触觉增强现实系统的主要开发工具 |
2.3.1 3D Systems Touch触觉设备 |
2.3.2 OpenCV |
2.3.3 OpenGL |
2.3.4 Open Haptic |
2.4 本章小结 |
第三章 增强现实中视触觉三维配准算法的研究 |
3.1 基于自然特征的视触觉增强现实 |
3.1.1 基于自然特征的增强现实环境 |
3.1.2 实验结果与分析 |
3.2 视触觉工作空间三维配准 |
3.2.1 位置校准 |
3.2.2 方向校准 |
3.2.3 实验结果 |
3.3 触觉设备的移除与隐藏 |
3.3.1 触觉设备的移除 |
3.3.2 对触觉设备区域的图像修复 |
3.3.3 实验分析及讨论 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于力反馈的触觉渲染算法 |
4.1 基于力反馈的触觉渲染 |
4.1.1 3D Systems Touch触觉设备运动学模型 |
4.1.2 动力学反馈力的计算 |
4.1.3 实验与分析 |
4.2 碰撞检测 |
4.2.1 HIP包围盒动态构造 |
4.2.2 实验分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 用于手部康复训练的视触觉增强现实系统 |
5.1 康复训练项目的设计依据 |
5.1.1 手功能康复 |
5.1.2 基于视触觉增强现实的康复训练意义 |
5.2 系统开发运行环境 |
5.3 系统功能设计及开发 |
5.3.1 系统功能模块 |
5.3.2 系统功能设计 |
5.3.3 系统总体结构与功能开发 |
5.3.4 系统交互界面设计 |
5.4 颠球训练 |
5.4.1 移除自然特征模板 |
5.4.2 测试模式 |
5.5 写字训练 |
5.5.1 测试模式 |
5.6 系统可行性分析 |
5.7 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文工作总结 |
6.2 主要创新点 |
6.3 未来展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
(4)三维多通道用户界面范式及可用性评估方法(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 界面范式研究现状 |
1.2.2 界面可用性评估方法研究现状 |
1.3 研究内容与结构安排 |
1.4 本章小结 |
第2章 三维多通道交互性能影响因素 |
2.1 三维多通道用户界面交互特性 |
2.1.1 交互对象的三维性 |
2.1.2 交互方式的多通道性 |
2.1.3 交互信息的连续性 |
2.1.4 交互信息的非陈述性 |
2.2 人体因素对三维多通道交互的影响 |
2.2.1 用户信息处理过程中的人体因素 |
2.2.2 人体因素对三维多通道界面设计的影响 |
2.3 基于现实的交互理论 |
2.3.1 RBI框架的内容 |
2.3.2 RBI框架与界面设计 |
2.3.3 三维多通道用户界面中的RBI元素 |
2.4 本章小结 |
第3章 三维多通道用户行为模型及界面隐喻 |
3.1 三维多通道用户行为模型 |
3.1.1 三维多通道交互鸿沟产生因素分析 |
3.1.2 三维多通道用户行为模型的建立 |
3.1.3 基于用户行为的三维多通道界面设计原则 |
3.2 三维多通道用户界面隐喻 |
3.2.1 三维多通道交互元素分类 |
3.2.2 界面隐喻与交互系统的关系 |
3.2.3 三维多通道用户界面隐喻概念模型 |
3.2.4 三维多通道真实世界混合控制隐喻框架 |
3.3 本章小结 |
第4章 三维多通道用户界面范式及界面设计 |
4.1 三维多通道用户界面范式3DSOEM |
4.1.1 范式组件划分方式 |
4.1.2 3DSOEM范式的提出 |
4.1.3 3DSOEM范式的描述 |
4.2 基于3DSOEM范式的三维多通道界面设计 |
4.2.1 基于3DSOEM范式的界面总体设计方案 |
4.2.2 界面功能需求分析 |
4.2.3 三维界面场景设计 |
4.2.4 多通道交互设计及实现 |
4.3 本章小结 |
第5章 三维多通道用户界面可用性评估及验证 |
5.1 三维多通道用户界面可用性评估指标体系 |
5.1.1 系统性能指标 |
5.1.2 任务性能指标 |
5.1.3 用户主观指标 |
5.1.4 可用性指标体系建立 |
5.2 基于层次分析的可用性评估方法 |
5.2.1 三维多通道交互数据提取 |
5.2.2 三维多通道交互数据处理 |
5.2.3 可用性层次模型及评估 |
5.3 交互及评估实验 |
5.3.1 实验平台介绍 |
5.3.2 实验设计 |
5.3.3 交互实验及数据采集 |
5.3.4 实验结果与分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 待研究的问题 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(5)虚拟人群疏散标志感知与群组行为建模研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 室内地理信息系统前沿发展 |
1.1.2 人群模拟研究发展 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 虚拟地理环境与人群疏散研究 |
1.2.2 场景感知与人群疏散研究 |
1.2.3 群体行为与人群疏散研究 |
1.2.4 复杂场景中的人群疏散研究 |
1.3 本文的研究内容 |
1.3.1 研究问题的提出和意义 |
1.3.2 本文主要研究内容与框架 |
1.4 论文章节安排 |
第2章 虚拟人群地理实验理论框架 |
2.1 虚拟地理实验 |
2.1.1 虚拟地理实验概念 |
2.1.2 虚拟地理实验研究体系 |
2.1.3 虚拟地理实验基本理论 |
2.1.4 虚拟地理实验分类 |
2.2 虚拟人群地理实验 |
2.2.1 虚拟人群地理实验框架 |
2.2.2 虚拟人群地理实验基本理论 |
2.2.3 虚拟人群地理实验基本原则 |
2.2.4 虚拟人群地理实验工具 |
2.3 虚拟人群疏散地理实验 |
2.3.1 虚拟人群疏散地理实验研究 |
2.3.2 虚拟人群疏散地理实验分类 |
2.3.3 虚拟地理环境团队研究发展梳理 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于疏散标志感知的人群疏散行为建模 |
3.1 概述 |
3.2 人群感知疏散实验 |
3.2.1 实验环境 |
3.2.2 实验设计 |
3.3 感知疏散实验数据与分析 |
3.3.1 应急疏散标志感知 |
3.3.2 应急疏散标志系统优化 |
3.3.3 问卷调查数据 |
3.3.4 实验结果与现有研究对比分析 |
3.4 人群感知疏散建模 |
3.4.1 社会力模型及其优缺点 |
3.4.2 人群感知疏散模型 |
3.5 人群感知疏散模拟 |
3.5.1 标志系统评估和优化框架 |
3.5.2 个体标志感知疏散模拟 |
3.5.3 多人标志感知疏散模拟 |
3.6 本章小结 |
第4章 考虑群组的人群疏散行为建模 |
4.1 概述 |
4.2 人群群组疏散实验 |
4.2.1 实验环境 |
4.2.2 实验设计 |
4.3 群组疏散实验数据与分析 |
4.3.1 群组空间结构特征 |
4.3.2 群组成员间夹角特征 |
4.3.3 群组成员间距离特征 |
4.3.4 群组信息扩散特征 |
4.4 群组行为视频数据与分析 |
4.4.1 商场群组视频 |
4.4.2 办公园区群组视频 |
4.5 群组行为建模 |
4.5.1 改进的群组行为模型 |
4.5.2 群组间避让行为建模 |
4.5.3 次群组内协调行为建模 |
4.5.4 群组信息扩散建模 |
4.6 群组疏散模拟与分析 |
4.6.1 不同场景下的群组避让行为模拟 |
4.6.2 次群组对齐和保持最优间距模拟 |
4.6.3 出口场景群组疏散模拟 |
4.6.4 疏散模拟对比分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 复杂场景中的人群疏散行为建模 |
5.1 概述 |
5.2 复杂场景感知疏散实验 |
5.2.1 实验场景 |
5.2.2 实验设备 |
5.3 奥林匹克公园地铁站指示标志系统 |
5.3.1 奥林匹克公园地铁站疏散标志系统 |
5.3.2 奥林匹克公园地铁站出口导向系统 |
5.3.3 奥林匹克公园地铁站功能指示标志 |
5.4 复杂场景感知疏散实验数据与分析 |
5.4.1 群组疏散轨迹数据分析 |
5.4.2 群组疏散眼动数据分析 |
5.4.3 地铁指示标志感知分析 |
5.5 复杂地铁站疏散场景建模 |
5.5.1 地铁站结构及特征 |
5.5.2 地铁站静态场景元素 |
5.5.3 地铁站动态场景元素 |
5.6 复杂场景疏散过程建模 |
5.6.1 复杂环境对象空间索引 |
5.6.2 复杂环境中的群组随机算法 |
5.7 地铁站个体疏散模拟与分析 |
5.7.1 局部场景疏散模拟 |
5.7.2 整体场景个体疏散模拟 |
5.7.3 个体模拟数据与分析 |
5.8 地铁站群组疏散模拟与分析 |
5.8.1 局部场景疏散模拟 |
5.8.2 整体场景群组疏散模拟 |
5.8.3 群组模拟数据与分析 |
5.9 个体与群组疏散模拟对比分析 |
5.10 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 本文主要成果总结 |
6.2 本文主要创新点 |
6.3 讨论与展望 |
6.3.1 本文实验和模型的可推广性 |
6.3.2 未来的进一步工作 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(6)面向康复训练的下肢外骨骼系统集成与主动控制技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及研究意义 |
1.2 面向康复训练的下肢外骨骼机器人系统研究现状 |
1.2.1 地面行走式下肢外骨骼机器人系统 |
1.2.2 减重悬吊式下肢外骨骼机器人系统 |
1.3 下肢外骨骼机器人主动控制中关键技术研究现状 |
1.3.1 人机状态感知与反馈技术 |
1.3.2 人体意图识别技术 |
1.3.3 下肢外骨骼控制技术 |
1.4 研究现状总结及存在的问题 |
1.5 研究内容及章节组织关系 |
第2章 下肢外骨骼机器人样机设计及集成 |
2.1 引言 |
2.2 样机设计需求与设计目标 |
2.3 整体样机系统概述 |
2.4 感知反馈系统 |
2.4.1 关节角度传感器 |
2.4.2 足底压力传感器 |
2.4.3 惯性测量单元 |
2.4.4 双目视觉相机 |
2.4.5 生理电信息采集系统 |
2.4.6 虚拟现实系统 |
2.5 规划控制系统 |
2.5.1 规划控制硬件平台 |
2.5.2 规划控制算法 |
2.6 运动执行系统 |
2.6.1 机械结构 |
2.6.2 电机及驱动单元 |
2.7 本章小结 |
第3章 基于人机变刚度技能传递的下肢外骨骼协同控制 |
3.1 引言 |
3.2 总体系统框架 |
3.3 人体下肢关节刚度估计 |
3.3.1 笛卡尔空间-关节空间刚度变换 |
3.3.2 关节刚度模型参数辨识 |
3.4 人-外骨骼机器人系统模型 |
3.4.1 下肢外骨骼系统动力学模型 |
3.4.2 未知动态动力学参数的模糊估计器 |
3.4.3 人机关节阻抗匹配模型 |
3.5 控制器设计及其稳定性分析 |
3.6 实验设计与结果分析 |
3.6.1 信号预处理 |
3.6.2 关节刚度模型离线参数辨识与验证 |
3.6.3 斜坡步行实验 |
3.7 本章小结 |
第4章 基于连续运动意图识别的随动下肢外骨骼主动控制 |
4.1 引言 |
4.2 总统系统框架 |
4.3 基于视觉反馈的随动跟踪控制 |
4.3.1 基于双目OpenPose的人体三维信息提取 |
4.3.2 移动辅助架随动跟踪控制 |
4.4 面向连续运动意图估计的LSTM网络设计 |
4.4.1 LSTM单元的基本结构 |
4.4.2 LSTM网络结构设计 |
4.5 基于运动意图的下肢外骨骼步态控制 |
4.5.1 基于足底压力分布特征的步态切换策略 |
4.5.2 基于屏障Lyapunov函数的轨迹跟踪控制器 |
4.6 实验设计与结果分析 |
4.6.1 信号采集与预处理 |
4.6.2 随动跟踪控制实验 |
4.6.3 LSTM网络训练及测试 |
4.6.4 连续运动意图识别下的外骨骼步态控制实验 |
4.7 本章小结 |
第5章 基于VR-EEG运动想象的外骨骼主动步态生成 |
5.1 引言 |
5.2 运动想象下的VR场景构建 |
5.3 基于人体生理特征的步态规划 |
5.3.1 基于高斯过程回归的个性化步态参数生成 |
5.3.2 参数化行走步态轨迹规划 |
5.4 基于EEG信号的行走/停止意图识别 |
5.4.1 脑功能分区及EEG信号节律 |
5.4.2 EEG信号的特征提取 |
5.4.3 基于SVM的EEG分类器 |
5.5 实验设计及结果分析 |
5.5.1 基于人体生理特征的个性化步态轨迹生成实验 |
5.5.2 基于SVM的EEG信号分类及连续步态轨迹生成实验 |
5.6 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 研究工作总结 |
6.1.1 样机设计及集成 |
6.1.2 人机变刚度技能传递及协同控制 |
6.1.3 连续意图识别及随动下肢外骨骼主动控制 |
6.1.4 VR-EEG运动想象的外骨骼主动步态生成 |
6.2 进一步工作展望 |
6.2.1 样机设计及集成方面不足 |
6.2.2 变刚度技能传递及协同控制方面不足 |
6.2.3 连续运动意图识别及随动下肢外骨骼主动控制方面不足 |
6.2.4 VR-EEG运动想象的外骨骼主动步态生成方面不足 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(7)虚拟现实健身车系统的多通道交互设计及用户体验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究目标和意义 |
1.2.1 研究目标 |
1.2.2 研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 虚拟现实健身车研究 |
1.3.2 多感官通道研究 |
1.4 主要研究内容 |
1.5 研究方法 |
1.6 论文框架 |
第二章 虚拟现实健身系统相关理论研究 |
2.1 多感官通道的设计研究 |
2.1.1 视觉通道 |
2.1.2 听觉通道 |
2.1.3 触觉通道 |
2.2 虚拟现实用户体验评估模型 |
2.3 虚拟现实运动中的用户体验评估 |
2.3.1 速度感知理论研究 |
2.3.2 虚拟现实运动用户体验评估模型 |
2.4 本章小结 |
第三章 虚拟现实健身车系统的需求与功能分析 |
3.1 目标用户 |
3.2 用户调研 |
3.2.1 情感分析 |
3.2.2 问卷调查 |
3.2.3 用户访谈 |
3.3 用户画像 |
3.3.1 主要用户画像 |
3.3.2 次要用户画像 |
3.4 总体功能分析和设计构想 |
3.4.1 总体功能分析 |
3.4.2 设计构想 |
3.5 交互设计要点分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 虚拟现实健身车系统的多通道交互设计 |
4.1 软件信息架构 |
4.2 多通道交互流程设计 |
4.3 视觉通道设计 |
4.3.1 视角设置 |
4.3.2 交互页面设计 |
4.4 听觉通道设计 |
4.4.1 需求梳理 |
4.4.2 素材准备和编辑 |
4.4.3 音频整合 |
4.5 触觉通道设计 |
4.5.1 触觉输入设计 |
4.5.2 触觉输出设计 |
4.6 本章小结 |
第五章 虚拟现实健身车原型系统设计与实现 |
5.1 系统架构 |
5.2 主要功能介绍 |
5.3 功能模块实现 |
5.3.1 传感控制模块 |
5.3.2 运动控制模块 |
5.3.3 游戏场景搭建 |
5.3.4 虚拟化身实现 |
5.3.5 骑行阻力设置 |
5.4 本章小结 |
第六章 虚拟现实健身车多通道交互实验评估 |
6.1 实验目的 |
6.2 实验方法 |
6.2.1 自变量和因变量 |
6.2.2 被试分组 |
6.2.3 实验环境和设备 |
6.3 实验过程和数据收集 |
6.3.1 实验过程 |
6.3.2 实验数据收集 |
6.4 实验结果分析及讨论 |
6.4.1 存在感 |
6.4.2 晕动症 |
6.4.3 功率输出 |
6.4.4 情感体验 |
6.4.5 可用性 |
6.5 结果讨论及建议 |
6.5.1 实验结果 |
6.5.2 讨论与建议 |
6.6 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(8)面向感知增强的流场可视化与沉浸式模拟技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 应用领域 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 视觉感知增强类流场可视化 |
1.3.2 流场物理过程增强类流场可视化 |
1.3.3 探索式交互增强类流场可视化 |
1.3.4 硬件依赖性增强类流场可视化 |
1.4 研究目标 |
1.5 主要工作 |
1.6 论文组织结构 |
第二章 流场可视化技术基础 |
2.1 流场数据表示 |
2.2 流场可视化绘制方法 |
2.2.1 直接体可视化 |
2.2.2 纹理可视化 |
2.2.3 矢量线可视化 |
2.3 沉浸式分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 面向视觉感知增强的三维流线及其衍生绘制技术研究 |
3.1 基于自适应撒点策略的流线绘制技术 |
3.1.1 流线种子点放置的基本原则 |
3.1.2 基于控制线的种子点位置初始化 |
3.1.3 基于几何特征的自适应撒点策略 |
3.1.4 实验结果与分析 |
3.2 基于空间几何结构特征的流面绘制技术 |
3.2.1 流面绘制标准 |
3.2.2 基于空间几何结构特征的自适应三角化策略 |
3.2.3 实验结果与分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 面向视觉感知增强的二维/三维纹理绘制技术研究 |
4.1 面向二维流场的聚类ColorLIC绘制技术 |
4.1.1 ColorLIC绘制算法 |
4.1.2 基于分层聚类的颜色映射优化 |
4.1.3 实验结果与分析 |
4.2 基于稀疏噪声的VolumeLIC绘制技术 |
4.2.1 基于GPU的3D LIC优化算法 |
4.2.2 基于光线投射算法的纹理体绘制 |
4.2.3 交互控制技术 |
4.2.4 实验结果与分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 基于直觉反馈增强的沉浸式交互技术研究 |
5.1 沉浸式交互方式设计原则 |
5.2 基于非接触式手势动作的沉浸式流场可视化交互范例研究 |
5.2.1 基于动作舒适度模型的手势姿态设计 |
5.2.2 基于弹簧模型的手势姿态优化 |
5.2.3 基于游标模型的手势状态判定 |
5.2.4 实验结果与分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 基于认知效率的可视化布局方式研究 |
6.1 基于多视图协同交互模型的可视化布局设计 |
6.2 基于多维关联对比模型的可视化布局设计 |
6.3 实验结果与分析 |
6.3.1 系统总体功能设计 |
6.3.2 系统详细设计 |
6.3.3 系统测试与分析 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 本文主要研究工作 |
7.2 本文主要创新点 |
7.3 后续工作及展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 博士研究生期间发表的学术论文 |
附录B 博士研究生期间主持和参与的科研项目 |
附录C 博士研究生期间的其他研究成果 |
(9)引入力触觉的数字文物多模交互方法(论文提纲范文)
0 引言 |
1 力触觉交互 |
2 多模感知算法框架 |
2.1 视听触觉分析 |
2.2 多通道整合 |
3 本文方法 |
3.1 触觉绘制 |
3.2 用户交互识别 |
3.2.1“旋转”建模 |
3.2.2“选择-移动-释放”建模 |
3.3 物理建模 |
3.3.1 ODE建模 |
3.3.2 真实感处理 |
4 实验与讨论 |
4.1 实验及结果展示 |
4.2 用户体验反馈 |
5 结论 |
四、虚拟现实环境中涡流特征的多通道感知技术研究(论文参考文献)
- [1]基于具身认知的沉浸式教学:理论架构、本质特征与应用探索[J]. 艾兴,李苇. 远程教育杂志, 2021(05)
- [2]基于空间感知的虚拟现实界面设计与研究[D]. 潘路茜. 北京邮电大学, 2021
- [3]视触觉增强现实技术在康复训练中的应用研究[D]. 郭斌. 南京信息工程大学, 2021(01)
- [4]三维多通道用户界面范式及可用性评估方法[D]. 谢丽鑫. 吉林大学, 2021(01)
- [5]虚拟人群疏散标志感知与群组行为建模研究[D]. 黄琳. 中国科学院大学(中国科学院空天信息创新研究院), 2021(01)
- [6]面向康复训练的下肢外骨骼系统集成与主动控制技术研究[D]. 魏强. 中国科学技术大学, 2021
- [7]虚拟现实健身车系统的多通道交互设计及用户体验研究[D]. 李小华. 华南理工大学, 2019(01)
- [8]面向感知增强的流场可视化与沉浸式模拟技术研究[D]. 王松. 中国工程物理研究院, 2019(01)
- [9]引入力触觉的数字文物多模交互方法[J]. 祁彬斌,朱学芳. 中国图象图形学报, 2018(08)
- [10]虚拟现实的人机交互综述[J]. 张凤军,戴国忠,彭晓兰. 中国科学:信息科学, 2016(12)