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擬轉(zhuǎn)化成果 | 懸浮3D顯示+手勢(shì)交互=未來(lái)觸手可及
來(lái)源:中國(guó)光學(xué)《液晶與顯示》（ESCI、Scopus收錄，中文核心期刊）2022 年第 5 期 | 作者:4SHQ | 發(fā)布時(shí)間: 1153天前 | 4747 次瀏覽 | 分享到:

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圖5：Leap Motion 以及參考坐標(biāo)系
圖源：Leap Motion 官網(wǎng)

  2. 準(zhǔn)確手勢(shì)交互的實(shí)現(xiàn)方法  

由于 Leap Motion 的參考坐標(biāo)系和 3D 圖像的參考坐標(biāo)系原本不存在關(guān)聯(lián)，因此懸浮于用戶身體左側(cè)的物體可能與位于用戶身體右側(cè)的手產(chǎn)生交互，這就自然而然帶來(lái)違和感和交互的不便利性。

為解決此問(wèn)題，研究人員通過(guò)標(biāo)定以及矩陣變換的方法，將 Leap Motion 的坐標(biāo)映射到 3D 圖像的參考坐標(biāo)系；相當(dāng)于在 3D 圖像所在的虛擬空間生成了一個(gè)虛擬手來(lái)控制 3D 圖像的變化，而這一虛擬手由于現(xiàn)實(shí)中用戶的手處在相同的空間位置，達(dá)到了虛擬和現(xiàn)實(shí)的統(tǒng)一。

  3. 多手對(duì)多物體的獨(dú)立交互  
目前國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了一些懸浮真 3D 顯示手勢(shì)交互技術(shù)研究，但多數(shù)僅考慮單個(gè) 3D 物體的交互或 3D 場(chǎng)景的整體交互，未考慮復(fù)雜 3D 場(chǎng)景中多個(gè) 3D 物體的獨(dú)立交互。那么如何理解獨(dú)立交互呢？想象一下我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫降膫€(gè)人電腦，我們新建兩個(gè)窗口，只拖動(dòng)位于上層的窗口，這一交互操作不會(huì)對(duì)位于下層的窗口產(chǎn)生影響，反之亦然，那么我們認(rèn)為這兩個(gè)窗口對(duì)象都是可以獨(dú)立交互的。

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圖6：2D 顯示鼠標(biāo)交互

在 2D 顯示下的鼠標(biāo)交互，由于兩窗口重疊的區(qū)域窗口會(huì)發(fā)生遮擋，我們能夠交互到的只有上層的窗口；而且鼠標(biāo)只能單點(diǎn)交互，不能同時(shí)拖動(dòng)兩個(gè)窗口，因此獨(dú)立交互較容易實(shí)現(xiàn)。而在 3D 顯示、手勢(shì)交互的系統(tǒng)中，1 和 2 兩個(gè) 3D 物體一旦發(fā)生重合，重合區(qū)域既屬于物體 1 又屬于物體 2。因此有時(shí)用戶只需要對(duì) 1 進(jìn)行交互的時(shí)候不小心穿過(guò)了 2，就會(huì)導(dǎo)致 2 也被交互了，我們稱這種現(xiàn)象為交互串?dāng)_。當(dāng)系統(tǒng)由單手交互擴(kuò)展到多手交互，每只手都需要進(jìn)行不同的交互，因此在 3D 物體互不干擾的前提下，還需要能實(shí)現(xiàn)不同物體同時(shí)響應(yīng)對(duì)應(yīng)手的交互。

為此研究人員提出一種交互通道機(jī)制。每個(gè) 3D 物體都有一個(gè)通道用于連接一只虛擬手。成功連接的 3D 物體與手建立其交互關(guān)系，它的交互通道就被這只手的數(shù)據(jù)占用了，那么其他手將無(wú)法占據(jù)這一交互通道，其他的 3D 物體將不會(huì)再容許這只手占用交互通道，使得成功連接的 3D 物體與手成為獨(dú)立的交互組合，直到手主動(dòng)放棄交互。

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圖7：多物體交互的通道機(jī)制
圖源：液晶與顯示, 2022, 37(5): 657. Fig.5

利用交互通道機(jī)制，可以有效減少多手對(duì)多物體之間的交互串?dāng)_，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立交互；當(dāng)然在特定的手勢(shì)下也可以讓 3D 場(chǎng)景全局或局部的幾個(gè)物體按照同一交互方式進(jìn)行交互。交互通道機(jī)制使交互的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)更加靈活，更加有助于激發(fā)用戶的創(chuàng)造性。