一種基于kinect體感控制技術的幻影成像展示臺

何曉昀 農旭安 廣東理工學院 廣東肇慶 430063

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一種基于kinect體感控制技術的幻影成像展示臺

何曉昀 農旭安 廣東理工學院 廣東肇慶 430063

【文章摘要】

本文設計了一種基于kinect體感控制技術的幻影成像展示臺。其包括機柜、計算機、顯示設備、固定支架、kinect體感控制器和呈倒金字塔狀的成像半透膜器件。系統結構簡單，采用Kinect體感控制器結合幻影成像技術進行控制及展示，人機交互簡單方便，且能增強顯示時的立體感和真實感，與現有的全息技術相比價格低廉。

【關鍵詞】

機器人；Kinect；三維場景重建中圖文分類號：文件標識碼：A

0　引言

“模型展示”是一些展會、展覽室中的重要組成部分，采用實物展示的方法容易受到場地、環境、等多種因素的制約。在無法展示實物的情況下大多采用三維動畫方式進行展示，這種的效果沒有立體不強，無法和實物展示媲美；另外，對展示中的互動和控制目前主要使用的是傳統的控制方式，即鍵盤和鼠標控制，觀眾只能通過鼠標鍵盤對三維模型的放大、縮小和轉動等進行操作，參與性不強，缺乏自然交互性。

1　展示臺設計

圖1　展示臺結構圖

針對現有技術的不足，本文要解決的技術問題是提供一種結構簡單、能夠進行自然交互的立體成像展示臺。如圖1所示，本文設計的一種基于kinect體感控制技術的幻影成像展示臺包括機柜1、設置在機柜內的計算機2、顯示設備3、固定支架4、kinect體感控制器5和呈倒金字塔狀的成像半透膜器件6。

幻影成像技術近年來在商品展示領域應用廣泛，與真正的全息技術相比價格低廉卻能夠提供較強真實感和立體感，十分適合虛擬三維模型的展示。幻影成像技術是由若干塊半透膜拼接成為金字塔形狀，通過顯示器將從三維模型的不同方向觀測到的照片投影到半透膜金字塔上，利用半透膜對光線半投射、半反射的光學性質，使觀眾覺得三維模型好像浮動在半透膜金字塔內部。開放式的金字塔設計使觀眾能夠從不同視角看到三維模型的不同面的信息，使三維模型展示更加具有真實感和立體感。

展示臺主要通過成像半透膜器件和高清顯示設備構成幻影成像。其中成像半透膜器件由4片半透膜組成，將4片半透膜固定為倒金字塔形狀，組合成為一個幻影成像半透膜金字塔。金字塔下方安裝了一個高清顯示設備，高清顯示器顯示4幅從不同方向觀看三維模型的圖像，這些圖像被投射到半透膜上。由于半透膜對光線半透視、半反射的特性，圖像經過半透膜上后一部分光線反射到用戶，另一部分光線投射過半透膜，使用戶覺得三維模型似乎浮現在成像半透膜器件6內部，實現了模型的立體效果。

目前非接觸控制方案有很多種，出于成本考慮和可擴展性考慮本文選用微軟的Kinect體感傳感器作為體感動作采集設備，該傳感器提供了豐富的交互設計人機界面，可以讓用戶以體感控制方式和語言控制方式等“非接觸”方式與計算機系統進行交互。例如，“懸停選擇”可以進行功能導航，“劃動”手勢可以旋轉三維模型，通過雙手手掌靠近、伸展實現放大、縮小三維模型，再結合語音控制即可可以完成對三維模型的操作，實現與用戶進行自然的體感交互。

系統將Kinect體感控制器安裝在機柜的前側面，探測觀眾的動作和聽取觀眾的指令。當用戶通過手勢或者語音提出指令時，Kinect體感傳感器立即能夠“感知”用戶的動作或者語音，并將數據傳送給安裝在箱內的計算機，計算機通過理解用戶的動作、手勢和語音指令，將這類用戶指令轉換為計算機控制信號，對虛擬三維模型實現放大、縮小、旋轉、確定、取消和切換模型等操作。根據幻影成像技術的要求，將虛擬三維模型的4個虛擬相機拍攝到的圖像發送到顯示設備上。最終實現了半透膜金字塔內的模型隨觀眾的操作而產生對應的動作。實現了人機互動。

為了使展臺更加美觀和使用，計算機裝在展臺的內部，展臺底部配有帶自鎖的滾輪，方便移動和固定展臺。

2　結論

展示臺有益效果是：采用Kinect體感控制器結合幻影成像技術進行控制及展示，人機交互簡單方便，能增強顯示時的立體感和真實感，且結構簡單、造價低廉。它通過Kinect體感控制器追蹤用戶動作、捕捉用戶語音與計算機互動，能達了對幻影成像三維模型的放大、縮小、旋轉、確定、取消和切換模型等操作。系統提供了具有真實感和立體感的三維立體顯示方式，與現有的全息技術相比價格低廉，有利于推廣應用。

【參考文獻】

［1］林德江，井志勝，王國德，秦國偉，時華峰.基于Leap Motion體感控制技術的數字化展示系統研究［J］.火炮發射與控制學報.2015∶12.

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［3］鄭立國，羅江林，許舸.基于Kinect的動作捕捉系統的實現［J］.吉林大學學報（工學版）.2013∶03