水电站虚拟环境中的沉浸式人机交互技术研究

摘要

虚拟现实是近年来十分活跃的技术研究领域，是一系列高新技术的汇集。它能给用户更逼真的体验，为人们探索宏观世界和微观世界提供了极大的便利。本文研究了水电站虚拟环境中基于数据手套的人机交互技术以及多通道投影系统的无缝拼接技术。本文主要开展了以下研究工作：
　　 (1)根据人手的解剖结构和运动特点，利用3D Studio Max进行虚拟手的建模；根据水电站设施组成进行水电站虚拟环境的建模。
　　 (2)概述了数据手套的原理和功能，分析了人手各指段的运动规律，研究了虚拟手各关节数据的获取和校正。概述了位置跟踪技术和PCTracker位置跟踪器的体系结构，设计了滤波算法保证虚拟手交互任务的稳定性。
　　 (3)介绍了虚拟手操作的分类，提出了基于水电站VR系统情景模式的虚拟手的碰撞检测算法。针对水电站不同类型部件，分析了虚拟手操作的流程，提出了相应的虚拟手稳定抓取规则，完成了虚拟手对不同类型部件的操作，实现了基于数据手套的人机交互。
　　 (4)介绍了沉浸式虚拟现实系统的分类和多通道投影系统的特点，研究了多通道投影系统的校正技术，实现了基于OpenGL的几何校正以及边缘融合，实现了水电站虚拟环境在三通道投影系统的显示。