面向儿童学习的智能家居人机交互技术综述

新冠疫情的发展使得儿童居家学习的频率增加,越来越多的研究者开始关注居家场景下的儿童学习.通过梳理近5年儿童居家学习交互设计领域中的前沿及经典案例,分析了儿童居家学习人机交互中的实体交互技术、增强现实技术和多模态交互技术;回顾了这一环境中儿童学习的交互系统应用,并指出了其对儿童能力发展、学习过程、学习习惯和学习环境的积极作用.通过分析,提出该情境下学习环境设计需创设居家学习应用、联动智能家居系统、构建交互学习环境的设计建议.最后,指出了当前工作存在的技术和伦理问题,提出未来需引入智能感知、情感识别和表达技术,并对这一领域的发展进行展望.     

以儿童为中心的情景式人机交互方法

通过分析儿童绘画过程中的心理过程和行为特点,提出了一种以儿童为中心的情景式人机交互方法,并成功应用到计算机辅助儿童绘画系统中.该系统采用三维技术模拟现实中的绘画场景,并且集合了笔、语音以及摄像头等多通道交互技术以提高交互效率.系统通过提供写生、临摹等功能,让儿童在享受绘画乐趣的同时提高绘画技能.     

基于Unity3D的虚拟漫游系统分析

随着我国虚拟技术以及互联网技术的不断发展,虚拟漫游平台的开发与使用受到了更多的关注。基于此,本文提出了一种基于Unity3D的虚拟漫游系统,并对其开发流程、虚拟场景的生成、功能模块设计以及使用的场景建模技术、交互技术、碰撞检测技术、粒子系统这些关键技术进行了分析。     

面向儿童的多通道交互系统

设计和实现了一个基于笔和语音的面向儿童的多通道三维交互系统.系统中包含了基于笔和语音的交互信息整合框架,用来整合儿童输入的笔和语音信息.同时,系统中定义了一些基于笔和语音的交互技术,可以支持孩子们以自然的方式,通过笔和语音同系统进行交互.用笔来勾画三维的场景和小动物等实体,同时用笔和语音同场景和场景中的实体进行一定的交互.     

用VRML和Java实现虚拟小区的交互漫游

为了实现虚拟小区的交互漫游,在系统实现过程中采用了几种方式的交互技术,文中对这些交互技术进行了讨论和实现.阐述了在虚拟小区中交互漫游的两种方式,即由用户交互控制视点和由计算机自动控制视点的方式,并对这两种交互漫游方式给出了VRML编码的具体实现;最后采用外部编程接口(EAI)实现了用户界面中的二维平面图和三维场景图的交互.     

虚拟校园的建模优化及Web3D交互技术

虚拟校园建设是虚拟现实在场景虚拟中的重要应用领域,目前相关的研究多数是基于单机系统。为了提高网络传输效率和交互能力,提出了基于Web3D国际标准的虚拟校园技术。从校园场景的建模与整合、用户与场景的交互几个方面探讨虚拟校园设计的过程,重点讨论了建模与整合过程中的优化方法和交互技术,验证了校园场景的实验结果方法的可行性。     

VRML和Java的交互及其应用

详细阐述了如何通过Script节点来实现VRML场景与外部世界的交互技术和实现方法，包括了如何从Java程序中访问VRML场景中的数据以及如何将数据返回给VRML场景。并利用该原理设计实现了一个学生自测系统。     

基于Quest3D的虚拟中药药材展示系统研究与实现

随着计算机软硬件和虚拟现实技术的发展,运用虚拟现实技术辅助规划设计和展示已成为该领域的研究热点.本文介绍了一种基于虚拟现实软件实现的虚拟药材展示系统的设计方法,即利用三维建模软件3ds max进行三维实体及场景建模,采用虚拟交互平台Quest3D为场景驱动.本文以应用该方案实现的虚拟药材展示系统为例,重点介绍了系统架构和实现的技术流程,并对实现过程中的场景建模技术、交互设计中的图形化设计方法以及增强场景真实感方法做了深入的阐述.     

组件技术在交互式图形设计系统中的应用

该文主要讨论了COM技术的基本原理及其在交互图形设计系统中的应用,提出了一种以COM技术为基础的基于交互技术的图形单元组件的模型,并在开发中具体实现了该模型。     

用VRML和Java实现虚拟小区的交互漫游

为了实现虚拟小区的交互漫游,在系统实现过程中采用了几种方式的交互技术,文中对这些交互技术进行了讨论和实现。阐述了在虚拟小区中交互漫游的两种方式,即由用户交互控制视点和由计算机自动控制视点的方式,并对这两种交互漫游方式给出了VRML编码的具体实现;最后采用外部编程接口（EAI）实现了用户界面中的二维平面图和三维场景图的交互。     

3d游戏场景中实时火焰的探究

在3d游戏场景中有效模拟实时火焰主要应用真实感图形学知识以及粒子系统方法,文中详细讨论了如何进行动态火焰有效模拟,通过对火焰粒子速度以及动态效果进行建模以及对火焰颜色变化等情况进行建模来实现实时火焰有效模拟,利用关键帧技术以及自定义粒子发射器实现3d游戏场景中实时火焰的有效模拟.     

混合现实中的人机交互综述

经过20多年的发展,混合现实相关技术已经取得了长足的进步,展示出强劲的发展动力.人机交互是混合现实的重要支撑技术,也是近年来国内外的研究热点.多年来,混合现实中的人机交互研究一直在探索更加自然和高效的交互方式.文中围绕该领域近几年的发展趋势,重点讨论了混合现实中的人机交互设计原则与评估方法、关键技术,调研了不同交互技术在混合现实中的应用现状,最后做出总结并提出存在的问题.     

图形协同标绘系统的研究与设计

讨论了一个远程同步的图形协同系统的设计与实现,重点研究了在协同工作中的交互技术,讨论了人－人界面的图形交互技术,并发控制策略以及协同感知的设计。     

分布式多交互虚拟场景渲染的协同控制

针对分布式多交互虚拟现实系统场景渲染的协同控制问题,构建了基于分布式开放灵活的多交互虚拟现实系统结构,将协同交互技术集成到虚拟现实系统设计中,设计包含控制平台、网络服务平台和渲染平台的系统架构,提出了一种基于OGRE的分布式多交互实时协同渲染方法。完成了单个控制节点对应多个渲染节点时,多个渲染节点渲染场景的实时同步,以及多个控制节点在同一场景中的协同、交互。此研究成果应用于河北大学虚拟漫游交互控制平台,具有广阔应用的前景。     

基于虚拟现实技术的网络货运可视化平台的设计

为了对网络货运进行更好的监管,利用三维建模技术进行建模,将模型文件导入Unity中构建场景,通过C#脚本扩展功能,结合交互技术和数据库技术,设计一个基于虚拟现实技术的可视化平台,帮助网络货运行业高效发展.     

基于X3D的虚拟校园漫游系统的研究与实现

阐述了利用X3D技术对校园内的楼群、树木和道路等场景进行建模的方法,研究了三维场景的交互技术,并结。合多媒体技术和网页技术实现了集声音、文字、视频和三维场景为一体的虚拟校园漫游系统。     

基于虚拟现实的塑料注塑成型系统场景可视化

虚拟现实,作为一门新型技术,已成功地应用于工程、设计和制造业领域.该文针对塑料注塑成型复杂的设计、制造、加工过程,将虚拟现实技术应用到塑料注塑成型过程中,并利用Delaunay三角剖分技术结合立体显示技术,开发了一种实用的虚拟场景.在此场景中可实现注射系统的全部设计和制造过程,并结合面向对象的编程技术和OpenGL图形库,实现注射成型系统在虚拟现实场景中的动态可视化,从而能够预先感知注射系统在设计、制造过程中可能出现的问题,并加以解决,实践证明了其可行性.     

基于Web的虚拟校园漫游系统的开发

为实现在Web网页上进行漫游的3D体验以及校园四季场景360度实景展示,以华北理工大学(曹妃甸校区)为虚拟仿真环境,基于三维建模技术、信息技术以及虚拟现实技术等对三维场景建模与优化技术、角色与场景交互技术等进行深入研究.对系统设计方案和开发流程进行分析,在此基础上重点阐述系统实现的关键技术;集成整合并进行Internet发布,开发完成具有较强沉浸感和交互性的虚拟校园漫游系统.通过此原型系统运行的实例,验证了不需要任何插件直接在Web网页上实现三维场景信息的可行性.     

以交互为中心的Post-WIMP界面模型

随着硬件设备和软件技术的发展,国内外开展了大量基于Post-WIMP界面的新型交互技术的研究.面对多种交互设备以及使用环境,在界面设计的过程中,根据上下文选择适当的交互组件或技术,并有效地进行组合与评估,成为构造Post-WIMP界面的关键问题.将界面设计与应用语义分离,使设计者能够灵活地置换各种交互技术.通过对Post-WIMP界面交互过程与界面设计层次的分析,建立起以交互为中心的分层Post-WIMP界面模型,将交互的各个层次进行分离.在模型的基础上,描述一个了Post-WIMP界面生成工具.借助该工具,设计者能够在设计过程中方便地引入新的交互技术,并能在最终的软件系统中加以灵活应用,从而可以快速、有效地进行界面原型实现和迭代评估.应用实例表明,Post-WIMP模型的建立以及生成工具的实现,有利于设计者确定设计方案及对方案的整体评估.     

速度驱动的复杂场景多层级力觉交互算法

触/力觉交互技术应用环境的复杂化,对复杂触/力觉场景的研究提出了新的挑战.文中以虚拟现实牙科手术训练系统为背景,研究基于速度驱动的复杂场景多层级力觉交互算法.文中采用CATIA对下牙列大量数据进行网格简化,建立了下牙列场景的层次细节(Levels Of Detail,LOD)模型;基于人类触觉感知的精度随交互速度的变化规律,设计了速度驱动的LOD模型触发机制;提出了虚拟工具化身SCP(Surface Contact Point)层级映射算法,保证了力觉交互设备的稳定性,并发现了映射约束线段的长度是保证力觉逼真性及实时性协调的关键变量;最后,设计了针对一般儿何体和复杂曲面的实验,量化评价文中算法的逼真性及实时性,证明了将人手运动速度作为场景模型复杂度切换驱动条件的有效性.