增强现实系统中基于先验知识的虚拟抓取识别.pdf

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1、28传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第巷第12期增强现实系统中基于先验知识的虚拟抓取识别汪超，黄东晋，王冠，丁友东。(1．上海大学计算机工程与科学学院，上海200072；2．上海大学影视艺术技术学院，上海200072)摘要：为了实现增强现实系统中抓取动作的识别，针对传统方法实时性不强、容易产生误判的不足，提出了基于先验知识的虚拟抓取识别算法。通过对大量实验数据的分析，提取关键数据进行处理并完成决策树的构建，通过基于一种数据拟合的碰撞检测方法

2、，真正实现了真实手对虚拟对象的抓取识别。实验结果表明：该算法识别率高、实时性好、交互自然真实，较好地满足了增强现实系统中抓取交互的需求。关键词：增强现实；虚拟抓取；先验知识；碰撞检测；决策树中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)12-0028-04TV丁i‘rtua’!graspl●ngrecogn●iti‘on■baSeI=10nPrl●orknowledgeinanARsystemWANGChao，HUANGDong-jin，WANGGuan，DINGYou—d

3、ong(1．SchoolofComputerEngineeringandScience，ShanghmUniversity，Shanghai200072，China；2．SchoolofFilmandTVArtsTechnology，ShanghaiUniversity，Shangh~200072，China)Abstract：Inordertosolvethereal—timeproblemandthemisjudgmentofthetraditionalmethod，thevirtualgrasping

4、recognitionalgorithmbasedonpriorknowledgeisintroducedinanaugmentedreality(AR)．Throughanalyzingalargenumberofexperimentdatas，thekeydatasareextractedandprocessed，thedecisiontreeisconstructed．Anewkindofcoilisiondetectionmethodbasedondata—fittinghavebeenusetor

5、ealizetherecognitionofgrasping．Theexperimentresultsshowthatthealgorithmhashighrecognitionrate，wellreal—time，andtheprocessofinteractionisnatural，whichsatisfiestherequirementofinteractioninARsystem．Keywords：augmentedreality(AR)；virtualgrasping；priorknowledge

6、；collisiondetection；decisiontree0引言姿势和方位进行识别。这种方法往往需要放置多个摄像增强现实(augmentedreality，AR)是在虚拟现实(virtual头，系统灵活性不高，容易因遮挡问题难以判定是抓取成reality，VR)的基础上发展起来的研究新热点，是一种将计功，交互的实时性也不理想。算机生成的虚拟物体与真实环境进行合成对场景进行增强上述2种方法在某些场合满足了应用需求，但实时性的技术。它将计算机产生的虚拟信息叠加到用户的真实场的不足依然需要改进，因此，本文提

7、出了一种基于先验知识景中，丰富了用户的感知世界。增强现实权威学者Azuma的抓取识别算法。这种方法首先通过对大量试验信息的分RT_l提出AR的3个重要特点：虚实结合；三维注册；交互析处理构造出抓取决策树，然后通过对放置在用户手部的技术。虚拟抓取作为增强现实中重要的交互方式一直倍受传感器的数据处理，采用一种数据拟合的碰撞检测方法实人们的关注。目前，AR系统中的抓取识别比较常用的有现了抓取动作的识别。2种方法：一是基于碰撞检测的抓取识别，首先建立虚拟手1基于先验知识的碰撞检测模型，定义抓取规则，通过虚拟手和虚拟

8、物体之间的碰撞检KamperDG等人通过大量的试验发现人们在抓取测来进行交互。这种方法虚拟手模型结构较复杂，进的过程中，虽然抓取的物体不同、抓取方式不同，但抓取过行虚拟手与虚拟物体直接碰撞检测计算量较大，实时性不程中手指指尖运动轨迹却非常相似，手指弯曲角度也基本好。二是基于视觉的抓取识别，通过视频捕捉来检测手的相同。由日常经验可知，人手在抓取径宽较大的物体时于收稿日期：201lro3—10基金项目：国家自然科学基