【摘 要】
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飞行模拟器在民航领域有着举足轻重的作用,然而价格与维护成本十分昂贵。基于虚拟现实的轻量级模拟器是一种有效的低成本方案,在民航领域的人机交互过程中,手部动作在虚拟视景中
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飞行模拟器在民航领域有着举足轻重的作用,然而价格与维护成本十分昂贵。基于虚拟现实的轻量级模拟器是一种有效的低成本方案,在民航领域的人机交互过程中,手部动作在虚拟视景中的重构效果至关重要,计算机视觉跟踪方案能够自然且没有接触地获取手部特征,但同时存在着制约性的问题——手部的自遮挡问题,会影响手部重构的效果,本文在此背景下提出了利用主动视觉技术解决手部跟踪运动过程中的自遮挡问题。本文列举了国内外使用主动视觉技术来解决这一关键问题的例子,并指出各种解决办法的不足之处。针对前者的不足之处,本文根据Stewart机器人的固有特点,利用Stewart机器人来作为主动视觉的承载机构,提出了一种新型的主动视觉手部跟踪技术。本文设计了视觉伺服系统的实际平台,包括机械,机电控制和视频采集等模块,并且实现了主动视觉系统的基本软件部分,包括数据采集,通信,人机交互等模块,为整个主动视觉系统提供了一个可实际运行和调试的平台。根据视觉伺服系统的综述,原理以及分类,本文对各种视觉伺服系统进行了仿真实验和分析,最终确定以基于图像的视觉伺服技术来实现本文中的机器人控制算法。在手部特征提取的环节中,本文使用Mean-Shift方法来进行目标跟踪,并分别使用裸手和基于颜色标记的方法来作为跟踪的特征。最终本文分别设计了视觉伺服系统的一般视觉控制器和考虑了机器人动态特性的视觉控制系统,并利用李雅普诺夫函数对考虑机器人动态特性后的整个视觉系统进行了稳定性分析。在此基础上分别做了详细的目标跟踪实验,并对结果进行了分析,最终实际效果和实验数据都说明了基于并联机器人的主动视觉能有效地解决手部跟踪过程产生的自遮挡问题。最后一章针对本论文和实验的不足之处做了说明,指出了后续工作的研究方向。
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