大空间三维笔式交互界面关键问题研究

发布时间：2025-03-26 18:39

　　大空间三维笔式交互可提供更为自然的交互体验,在虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和电子白板等领域具有广阔的应用前景。通过三维笔式交互界面,人们可以方便地与三维场景互动、捕捉想法和记录事件,扩展了笔式交互的功能与维度。计算机图形学的发展带来了更加真实丰富的三维虚拟场景,对三维交互界面提出了更高的要求,针对大空间三维笔式交互界面的性能提升与功能扩展具有重要的实际应用价值。随着空间定位和传感器技术的成熟,笔式交互不再局限于二维界面,同时也产生了两个亟待解决的问题:现有笔式交互界面难以满足三维虚拟场景不断提高的性能需求,包括三维界面下的物体放置、旋转和临近、密集、遮挡等复杂环境下的物体选择等;目前三维笔式交互的研究仍主要基于二维界面,三维位置和姿态等多通道三维输入信息在笔式交互中的应用有待于深入挖掘。因此本文针对这两个关键问题,基于项目组的超声定位三维交互平台开展研究,研究内容包括三方面:基于菲兹定律(Fitts'law)解析交互运动过程,建立针对运动过程的三维交互模型;研究基于层次渐进的精确交互技术,实现三维界面下基本任务和复杂交互任务的高效精确交互;引入基于深度位置信息的抬笔隐喻,研究三维笔...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1Fitts所作的三个运动实验

义在于定性给出了交互过程中的两种目的与行为方式均不同的运动行为。Fitts'law是应用最广泛的量化交互模型，源自于Fitts做的三个运动实验[12]，如图1.1所示：反复触击两板的阴影部分，研究触击时间与两板间距离和阴影区域宽度的关系；将圆盘由一侧针销转移至另一侧针销....

图1.2SQUAD技术[34]

图1.2SQUAD技术基于层次渐进的交互理念发展出了多种选择技术，如图1.3所示，Zoom技术对场景进行连续放大直到选择到物体，IDS技术[35]使用大小可变的球体，这些球会不断变小直到选择到所需目标，Mendes等[36]提出基于层次渐进实现虚拟空间内远距离选择....

图1.3基于SQUAD的选择技术

图1.2SQUAD技术基于层次渐进的交互理念发展出了多种选择技术，如图1.3所示，Zoom技术[34]对场景进行连续放大直到选择到物体，IDS技术[35]使用大小可变的球体，这些球体会不断变小直到选择到所需目标，Mendes等[36]提出基于层次渐进实现虚拟空间内....

图1.4SKTECH系统中笔划生成几何体

第1章绪论.3三维笔式交互Sutherland设计的Sketchpad[39]是第一个笔式用户界面系统，该系统使用光笔实点和标记图形的功能，随着以笔交互为特征的移动计算设备和个人办公助理系迅速发展，笔式交互的便携性和易接受性使其成为这一领域的主流交互方式[40]，，绘....

本文编号：4037641