一種基于kinect體感控制技術(shù)的幻影成像展示臺

何曉昀 農(nóng)旭安 廣東理工學(xué)院 廣東肇慶 430063

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一種基于kinect體感控制技術(shù)的幻影成像展示臺

何曉昀 農(nóng)旭安 廣東理工學(xué)院 廣東肇慶 430063

【文章摘要】

本文設(shè)計了一種基于kinect體感控制技術(shù)的幻影成像展示臺。其包括機柜、計算機、顯示設(shè)備、固定支架、kinect體感控制器和呈倒金字塔狀的成像半透膜器件。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采用Kinect體感控制器結(jié)合幻影成像技術(shù)進行控制及展示，人機交互簡單方便，且能增強顯示時的立體感和真實感，與現(xiàn)有的全息技術(shù)相比價格低廉。

【關(guān)鍵詞】

機器人；Kinect；三維場景重建中圖文分類號：文件標(biāo)識碼：A

0　引言

“模型展示”是一些展會、展覽室中的重要組成部分，采用實物展示的方法容易受到場地、環(huán)境、等多種因素的制約。在無法展示實物的情況下大多采用三維動畫方式進行展示，這種的效果沒有立體不強，無法和實物展示媲美；另外，對展示中的互動和控制目前主要使用的是傳統(tǒng)的控制方式，即鍵盤和鼠標(biāo)控制，觀眾只能通過鼠標(biāo)鍵盤對三維模型的放大、縮小和轉(zhuǎn)動等進行操作，參與性不強，缺乏自然交互性。

1　展示臺設(shè)計

圖1　展示臺結(jié)構(gòu)圖

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠進行自然交互的立體成像展示臺。如圖1所示，本文設(shè)計的一種基于kinect體感控制技術(shù)的幻影成像展示臺包括機柜1、設(shè)置在機柜內(nèi)的計算機2、顯示設(shè)備3、固定支架4、kinect體感控制器5和呈倒金字塔狀的成像半透膜器件6。

幻影成像技術(shù)近年來在商品展示領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，與真正的全息技術(shù)相比價格低廉卻能夠提供較強真實感和立體感，十分適合虛擬三維模型的展示。幻影成像技術(shù)是由若干塊半透膜拼接成為金字塔形狀，通過顯示器將從三維模型的不同方向觀測到的照片投影到半透膜金字塔上，利用半透膜對光線半投射、半反射的光學(xué)性質(zhì)，使觀眾覺得三維模型好像浮動在半透膜金字塔內(nèi)部。開放式的金字塔設(shè)計使觀眾能夠從不同視角看到三維模型的不同面的信息，使三維模型展示更加具有真實感和立體感。

展示臺主要通過成像半透膜器件和高清顯示設(shè)備構(gòu)成幻影成像。其中成像半透膜器件由4片半透膜組成，將4片半透膜固定為倒金字塔形狀，組合成為一個幻影成像半透膜金字塔。金字塔下方安裝了一個高清顯示設(shè)備，高清顯示器顯示4幅從不同方向觀看三維模型的圖像，這些圖像被投射到半透膜上。由于半透膜對光線半透視、半反射的特性，圖像經(jīng)過半透膜上后一部分光線反射到用戶，另一部分光線投射過半透膜，使用戶覺得三維模型似乎浮現(xiàn)在成像半透膜器件6內(nèi)部，實現(xiàn)了模型的立體效果。

目前非接觸控制方案有很多種，出于成本考慮和可擴展性考慮本文選用微軟的Kinect體感傳感器作為體感動作采集設(shè)備，該傳感器提供了豐富的交互設(shè)計人機界面，可以讓用戶以體感控制方式和語言控制方式等“非接觸”方式與計算機系統(tǒng)進行交互。例如，“懸停選擇”可以進行功能導(dǎo)航，“劃動”手勢可以旋轉(zhuǎn)三維模型，通過雙手手掌靠近、伸展實現(xiàn)放大、縮小三維模型，再結(jié)合語音控制即可可以完成對三維模型的操作，實現(xiàn)與用戶進行自然的體感交互。

系統(tǒng)將Kinect體感控制器安裝在機柜的前側(cè)面，探測觀眾的動作和聽取觀眾的指令。當(dāng)用戶通過手勢或者語音提出指令時，Kinect體感傳感器立即能夠“感知”用戶的動作或者語音，并將數(shù)據(jù)傳送給安裝在箱內(nèi)的計算機，計算機通過理解用戶的動作、手勢和語音指令，將這類用戶指令轉(zhuǎn)換為計算機控制信號，對虛擬三維模型實現(xiàn)放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、確定、取消和切換模型等操作。根據(jù)幻影成像技術(shù)的要求，將虛擬三維模型的4個虛擬相機拍攝到的圖像發(fā)送到顯示設(shè)備上。最終實現(xiàn)了半透膜金字塔內(nèi)的模型隨觀眾的操作而產(chǎn)生對應(yīng)的動作。實現(xiàn)了人機互動。

為了使展臺更加美觀和使用，計算機裝在展臺的內(nèi)部，展臺底部配有帶自鎖的滾輪，方便移動和固定展臺。

2　結(jié)論

展示臺有益效果是：采用Kinect體感控制器結(jié)合幻影成像技術(shù)進行控制及展示，人機交互簡單方便，能增強顯示時的立體感和真實感，且結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉。它通過Kinect體感控制器追蹤用戶動作、捕捉用戶語音與計算機互動，能達了對幻影成像三維模型的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、確定、取消和切換模型等操作。系統(tǒng)提供了具有真實感和立體感的三維立體顯示方式，與現(xiàn)有的全息技術(shù)相比價格低廉，有利于推廣應(yīng)用。

【參考文獻】

［1］林德江，井志勝，王國德，秦國偉，時華峰.基于Leap Motion體感控制技術(shù)的數(shù)字化展示系統(tǒng)研究［J］.火炮發(fā)射與控制學(xué)報.2015∶12.

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［3］鄭立國，羅江林，許舸.基于Kinect的動作捕捉系統(tǒng)的實現(xiàn)［J］.吉林大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版）.2013∶03