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擬轉化成果 | 懸浮3D顯示+手勢交互=未來觸手可及
來源:中國光學《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)布時間: 963天前 | 3291 次瀏覽 | 分享到:

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

  2. 準確手勢交互的實現(xiàn)方法  

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

為解決此問題,，研究人員通過標定以及矩陣變換的方法，將 Leap Motion 的坐標映射到 3D 圖像的參考坐標系,；相當于在 3D 圖像所在的虛擬空間生成了一個虛擬手來控制 3D 圖像的變化,，而這一虛擬手由于現(xiàn)實中用戶的手處在相同的空間位置，達到了虛擬和現(xiàn)實的統(tǒng)一,。

  3. 多手對多物體的獨立交互  
目前國內外進行了一些懸浮真 3D 顯示手勢交互技術研究,，但多數(shù)僅考慮單個 3D 物體的交互或 3D 場景的整體交互，未考慮復雜 3D 場景中多個 3D 物體的獨立交互,。那么如何理解獨立交互呢,？想象一下我們日常生活中用到的個人電腦，我們新建兩個窗口,，只拖動位于上層的窗口,，這一交互操作不會對位于下層的窗口產生影響，反之亦然,，那么我們認為這兩個窗口對象都是可以獨立交互的,。

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圖6：2D 顯示鼠標交互

在 2D 顯示下的鼠標交互，由于兩窗口重疊的區(qū)域窗口會發(fā)生遮擋,，我們能夠交互到的只有上層的窗口,；而且鼠標只能單點交互，不能同時拖動兩個窗口,，因此獨立交互較容易實現(xiàn),。而在 3D 顯示、手勢交互的系統(tǒng)中,，1 和 2 兩個 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。因此有時用戶只需要對 1 進行交互的時候不小心穿過了 2,，就會導致 2 也被交互了,，我們稱這種現(xiàn)象為交互串擾。當系統(tǒng)由單手交互擴展到多手交互,，每只手都需要進行不同的交互,，因此在 3D 物體互不干擾的前提下，還需要能實現(xiàn)不同物體同時響應對應手的交互,。

為此研究人員提出一種交互通道機制,。每個 3D 物體都有一個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，那么其他手將無法占據(jù)這一交互通道，其他的 3D 物體將不會再容許這只手占用交互通道,，使得成功連接的 3D 物體與手成為獨立的交互組合,，直到手主動放棄交互。

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

利用交互通道機制,，可以有效減少多手對多物體之間的交互串擾,，實現(xiàn)獨立交互；當然在特定的手勢下也可以讓 3D 場景全局或局部的幾個物體按照同一交互方式進行交互,。交互通道機制使交互的設計與實現(xiàn)更加靈活,，更加有助于激發(fā)用戶的創(chuàng)造性。