面向沉浸式元宇宙的显示、交互和应用

概述了元宇宙涵盖的基本领域，调研了当前面向元宇宙的沉浸式交互产业布局，阐述了沉浸式体验对元宇宙的意义；介绍了头戴显示、平视显示和大尺寸显示的技术原理，展望了各类显示技术在元宇宙沉浸式体验中的前景；分析了交互技术在元宇宙沉浸式体验中的重要性，归纳了计算机图形学、人工智能和机器视觉等技术在沉浸式交互中的价值；基于沉浸式体验特性，对元宇宙技术的潜在应用领域进行了预测。     

沉浸式虚拟环境中操纵技术的评述

虚拟环境技术正在受到愈来愈多的关注，在此虚拟环境中操纵者在交互过程中如何能够充分发挥作用是受关注的焦点。本研究综述了沉浸式虚拟环境中对象选择和定位的交互技术，为虚拟环境界面的设计提供了基本思路。     

网络课程中交互技术应用研究

交互在网络课程开发和应用中具有十分重要的地位和作用,在网络课程的开发过程中,交互设计是否合理,将直接影响课程质量和学习效果.从网络课程中交互的类型出发,主要讨论网络课程中的人机交互技术和人际交互技术应用.     

一种三维界面的移动终端交互技术

提出一种基于三维界面的移动终端交互技术.给出了其总体结构,XML数据格式描述,客户端解决方案,并对其性能进行了实验验证.该技术充分考虑了移动终端固有的限制和现有的无线技术发展趋势,采用了三维界面作为用户交互的主要方式,提高了手机应用的交互友好性.可以在大多数移动终端上使用,并能够支持多种应用类型.     

压力触控下虚拟现实应用框架的探索与研究

针对虚拟现实技术传统项目中互动不足问题,提出应用目前移动终端最新的交互技术-压力触控技术和触觉反馈技术,提升虚拟现实应用项目在触觉交互方面的性能.通过对压力触控技术的研究,提出一种基于压力触控的虚拟现实应用开发的技术框架,实现了压力触控技术API交互接口统一封装和虚拟现实应用开发接口的统一管理.在此平台上开发了两个虚拟现实应用项目,证明了技术框架的可行性,以及压力触控技术对虚拟现实系统的交互性能的提升.     

三维扫描技术在永乐大钟虚拟交互展示的应用

随着三维扫描设备日新月异的发展,三维扫描技术的应用迅速延伸到各个领域。在博物馆领域,三维扫描技术为文物的展览展示提供了新途径。结合三维扫描仪对永乐大钟三维扫描的实例,介绍了三维扫描系统和三维交互技术在文物展览展出领域的应用。     

基于云渲染的三维BIM模型可视化技术研究

利用BIM(Building Information Modeling)技术进行工程建设的精细化管理需要实现三维BIM模型的在线展示及交互操作.传统的三维图形可视化技术虽然能够实现模型展示,但存在模型文件格式兼容性差,对终端设备硬件要求高,缺少必要的交互功能等问题.针对这些问题进行系统分析,提出了一套基于云渲染技术的三维BIM模型可视化解决方案.其中包括源模型文件轻量化转换技术,基于HOOPS的图形引擎开发技术,以及基于云渲染的大体量模型浏览器展示和交互技术.通过系统研发实现了主流建模软件Revit、Catia、Microstation、Tekla模型源文件的轻量化转换,以及基于云渲染的图形引擎系统,并在北京至张家口铁路工程建设项目中进行了验证.     

虚拟地理环境的智能交互研究进展及其耦合联动方案

虚拟地理环境是表示和模拟真实世界的有效工具，如何建立环境到人的刺激评估交互过程是需要考虑的问题.目前多维度、多模式地理环境可视化系统的交互和反馈方式比较割裂，整体认知耦合性仍存在不足.总结虚拟地理环境智能交互研究现状，并对二、三维地理环境联动耦合认知进行研究.提出使用3D打印技术、电子地图技术、二维条形码技术和图像识别技术等构建二、三维耦合模型，探索系统自适应匹配联动耦合认知方案；在模型中采用以眼动控制交互技术为主，辅以语音、手势等自然交互方式，优化资源分配和认知效果，提升地理信息传输和认知交互效率；然后，对虚实地理空间多通道认知负荷进行分析，通过眼动参数指标量化监控、分析和优化认知负荷，提出基于注视点渲染的认知效能优化理论模型，提升交互体验.     

基于B/S架构的土石坝碾压质量三维智能监控系统研发与应用

针对目前大坝碾压质量监控系统主要采用二维展示界面且采用C/S结构,存在可视化交互水平不佳、无法实现碾压施工信息跨平台查询与共享以及反馈控制水平低等问题,通过耦合基于多细节层次技术的分级加载机制和增强现实技术,采用B/S架构构建了土石坝碾压质量三维智能监控系统。在两河口水电站工程的应用结果表明,构建的土石坝碾压质量三维智能监控系统能够实现碾压过程智能监控,施工信息的跨平台高效、流畅交互查询和沉浸式可视化展示,以及碾压质量智能评价,有效提升了施工过程的智能化水平。     

基于WCF的异构系统间数据交互研究

企业内部多个系统因采用的平台和技术不同,相互间数据交互非常困难.针对这一问题,在研究WCF的框架和数据交互技术的基础上,设计一个能够实现异构系统间数据交互的平台.该平台接收到异构系统的数据请求后,经过解析处理,通过WCF服务提供的数据交互接口实现数据交互.     

基于触觉反馈的沉浸式虚拟仿真实验设计

针对虚拟仿真实验交互性和场景真实感不足的缺陷,基于建构主义学习理论和情景认知理论,采用双目立体显示技术构建三维沉浸式场景,结合触控笔的交互特征,设计一种沉浸式虚拟仿真资源构建方案,并在生物学野外实践虚拟仿真实验教学项目中验证该方案。结果表明:该方案简单易用、表现力强、交互体验好,可提高学习效率,激发学生的学习兴趣,满足其作为学习主体的感受。     

三维协同设计的多用户并发交互技术研究

三维协同设计是协同设计的一个重要研究方向,支持自然和谐的多用户并发交互是三维协同设计有待解决的重点内容之一。首先提出了三维协同设计的多用户并发交互方法总体框架,将一般意义上的多用户并发交互方法和三维协同设计应用语义紧密结合起来。然后就其中的一致性维护与并发控制、多版本感知及其界面支持、拓扑元素命名与辨识等关键问题进行了研究,提出了相应的解决方案和技术措施。最后就如何基于3D-CAD核心系统开发支持多用户并发交互的协同设计原型工具进行了讨论。     

基于TCP长连接的移动设备分屏交互技术研究

目前大部分应用和游戏设计只能由单个移动设备终端实现、缺乏互动性,用户体验单一.针对以上问题,提出一种基于TCP长连接的移动设备分屏交互技术,此技术由多个移动设备终端和服务器通过交互协议,实现移动设备之间的互动.实验结果表明,此交互技术不仅给用户带来更加完美的体验,而且真正实现了多移动设备之间的分屏交互效果.     

基于MAS的网络化三维协同设计

针对网络化协同设计在先进制造技术领域中的地位,提出了基于MAS的三维协同设计功能和系统结构模型及其Agent的一般模型,研究了协同设计的项目管理、F-AHP算法的伙伴选择和DSM方法的任务分解与分配等关键技术;通过对协同通讯、交互工具和设计工具等系统实现技术的探讨,构建了基于MAS的三维协同设计系统的原型系统,并在实际产品设计过程中进行测试应用,验证了该系统支持面向项目管理的产品三维协同设计.     

三维环境手势自然交互范式研究

随着非接触式交互设备的出现和三维界面的广泛应用,传统的二维交互方式已经不能满足三维应用系统的需求,亟待研究三维界面的自然交互问题。结合用户认知心理和三维界面的特点,提出三维界面交互通用模型GOMSS(Goals,Operators,Methods,Selection Rules and Scenes),并将该模型应用于体感设备的手势交互研究,设计了三维环境手势自然交互范式。通过虚拟装配等系统进行评估,表明该手势交互模式在提升系统易学性和交互沉浸感方面的有效性。     

Kinect体感交互技术在老人下肢康复产品中的应用——以膝盖康复为例

针对目前老人下肢康复产品存在的问题,以Kinect体感交互技术的运动性、趣味性和可拓展性为基础,结合老年人的下肢康复特点,提出提高康复效果和产品可用性的交互设计构架。以膝盖康复产品为例,应用Kinect体感交互技术提出具体设计方案,为老人下肢康复产品的体感交互设计提供参照。     

增强现实与机器学习在高校信息化建设中的应用

传统网站采用单向传播模式,所包含的多媒体信息以二维方式展示,缺乏空间感和沉浸式体验,导致富媒体建设不足,交互性差.融合增强现实与机器学习技术,在Unity3D环境下,采用ARFoundation,ARCore和TensorFlowSharp设计了具备平面识别、图片识别、物体识别和命令交互等功能的应用.介绍了应用的技术方案,详细论述了实现步骤.测试表明应用提供了具备三维虚拟融合显示和自然交互方式的富媒体,给用户带来了空间沉浸感和良好的交互体验.新的信息化建设方法激发了用户访问网站的兴趣和主动性.     

基于大屏幕投影的中国传统服饰3D展示系统

提出的一种具有沉浸式和增强现实的中国传统服饰大屏幕投影交互展示系统,该系统包括大屏幕拼接技术和虚拟服装交互展示技术.大屏幕拼接技术提供的高分辨率沉浸式虚拟环境,有利于展示服装细节.虚拟服装技术有助于用户与虚拟服装的交互匹配.该系统提供了包括书法、绘画、服饰、手工艺术等传统文化数字保护等方面视觉上的全新体验,具有成本低、硬件现成、容易构建等特点.     

基于体感交互的公路真三维设计与系统架构

引入自然交互这一人机交互领域的最新概念,基于Kinect传感器强大的人体识别与关节点空间运动跟踪及坐标定位能力,提出采用体感人机交互技术在三维虚拟空间中进行公路线形几何设计的方法,并给出了公路真三维设计系统架构.讨论了采用手势进行公路设计的流程以及手势识别、视角控制、线形实时动态交互优化编辑等功能模块的功能设计与相互关系.并采用微软SDK和Google Earth作为第三方软件,开发了系统原型并进行实验,实现了人机交互手段与公路设计平台由二维向三维转变,验证了基于体感交互的公路真三维设计方法的可行性.     

基于移动端平台古生物博物馆增强现实系统的设计与应用

数字化、智能化博物馆对于创新展览模式、提高参观体验、加深文化渗入有着重要意义。针对传统博物馆中呈现内容和交互形式过于单一的问题,同时为探究增强现实博物馆的建设,设计了一个基于Android移动端的增强现实系统,实现了现实环境与虚拟场景的无缝对接。首先从理论角度研究分析了增强现实技术的三维注册、虚实结合和实时交互3个要点,随后结合馆藏展品特点和人机交互的需求,通过Unity3D开发工具以Vuforia SDK为辅助进行系统设计,在构建系统框架的基础上实现了3D场景显示和内容交互,经实验测试,对系统进行相应的改进,然后以辽宁古生物博物馆为应用对象形成了面向参观与推广的安卓端移动增强现实系统,在实际应用中形式多样、效果逼真、交互感强,取得了良好的效果。