虚拟现实技术-第二节-输入设备.ppt

* * 显然，工作范围越大，越有利于用户的操作，因此，也是合群性的要素之一。 * 机械跟踪器系统在参照物和目标物体之间采用机械连接。 * * 安置在被跟踪对象的关键位置的接收传感器随着被跟踪对象的动作在电磁场中运动，通过电缆或无线方式与数据处理单元相连，根据接收到的信号可以解算出每个传感器的空间位置和方向。 * 在直流脉冲的上升沿，同交流跟踪系统一样，也会产生涡流。不过，一个脉冲直流跟踪系统可以引入一个很短的延迟时间，采取等待直到此涡流消失再进行测量，这样可以减少由于涡流引起的扭曲效应的影响。 * 与电磁跟踪器类似，也是由发射器、接收器和电子单元三部分组成的。 发射器由三个超声扬声器组成的，安装在一个稳固的三角架上。 接受器也是由安装在一个稳固的小三角架上的三个麦克风组成的。 * 在给定温度下声速是已知的，可以通过声音传播的时间来测量距离。 声学跟踪器是利用不同声源的声音到达某一特定地点的时间差、相位差或者声压差进行定位与跟踪。一般有连续波相位相干测量法和脉冲波飞行时间测量法两种方式。 不受环境中金属物质的干扰。 在测量飞行时间的方式中，各个发射器轮流发出高频的超声波，测量到达各个接受点的飞行时间，由此利用声音的速度得到发射点与接受点的两两之间的九个距离，再由三角运算得到被测物体的位姿。为了精确测量，要求在发射器与接受器之间的同步。为此可以采用红外的同步信号。为了测量物体位姿的6个自由度，至少需要3个接受器和3个发射器。为了精确测量，要求发射器与接受器的合理布局。一般把发射器安装在天花板的4个角上。 * 声波是正弦波，发射器与接受器的声波之间存在相位差，这个相位差也与距离有关。如果在一个采样周期内，物体运动的距离超过声波信号波长的一半，就会造成问题。因为在每个波长后，信号波形(相位)会重复。这时无法确定距离是加大还是减少，因为二者造成的相位差相同。　这种方法是增量测量法，每步的测量误差会随时间积累。绝对距离必须在初始由其它设备校准。它的问题是反射和环境噪音。为了克服漂移问题，改进的模块化相位相干可以达到毫米以下精度。 * * 上图为每20度测一组输出值，角度和输出之间的关系曲线， 加速度计精度较好的测量范围0～±80度 * 缺点在于系统受用户手臂及范围的限制，特别是图形显示尺寸较高时，该问题就越严重。 解决方法： 让跟踪器读取的数据乘以一个大于1的常量，其缺点是噪声也被放大，选中对象会抖动比较厉害。 采取索引运动，即对虚拟对象反复进行选定和取消选定。当感兴趣的对象被选定后，即使收回手臂，它也仍然留在原处；然后用户重新选定这个对象，使用跟踪器继续移动它，如此不断反复下去。 * 使用索引运动的操纵接口的典型例子。它为 * 力和力矩根据弹簧变形间接的测量，集成了多个用户可编程控制的按钮 * 跟踪球和三维探针都限制了用户手部的自由运动，牺牲了用户的手部的自然运动以及用户与虚拟世界交互的直观性。 * 握紧和伸展两种状态下光敏三极管的输出值 * 数据手套 人机交互过程 手指弯曲测量系统 人手在人类的日常生活中起着不可替代的作用，是人们与外界进行物理接触及意识表达的主要媒介。 在虚拟现实系统中采用手势辨识作为人机交互手段的方法被普遍采用 。 在采用人手的动作来作人机交互的虚拟现实系统中需要通过数据手套等输入装置来测量手指弯曲的角度和手指的外展程度等额外的信息。 手套比起传统的鼠标来，交互的区域更大，手的运动更自由。 光纤弯曲传感器 具有体积小和重量轻的优点。而且用户戴上这种手套感觉舒适，不会限制用户手部的运动。 变电阻式线性传感器 由于是松耦合的，因此输出不互相依赖，但价格十分昂贵。 金属外骨架装置 由于在手上的位置会滑动，所以在每次模拟开始时都要进行校准。另外该类手套较重，易使手感到疲劳。 基于图像处理的手指弯曲传感技术 对硬件系统要求高，计算量大。 测量手指弯曲角度的方法 光纤传感手套测量原理 在采用光导纤维传感器的手指测量系统中，将光导纤维缝制在手套中，当手指弯曲而导致光导纤维弯曲时，通过光纤传输的光能量将会有衰减，光能衰减的程度与光纤的弯曲程度有关。 光纤弯曲传感测试电路 发光二极管 光敏三极管 放大及滤波电路 发光二极管 光敏三极管 放大及滤波电路 共五套 A/D转换 及 角度计算 USB接口 至PC 光纤 光纤弯曲传感测试数据 R2(k) IR2(mA) UR2(V) UQC(V) 0.5 5.5 2.75 0.42 1 3.21 3.21 0.44 1.5 2.22 3.33 0.45 2 1.76 3.52 0.47 2.5 1.44 3.59 0.5 3 1.2 3.61 1.0