随着科技的不断进步,虚拟现实技术逐渐发展起来,并在很多领域得到了广泛的应用。例如,在医学教育领域,使用虚拟现实技术建立虚拟人体模型,帮助学生更好地了解人体内部各器官结构;在军事训练领域,利用虚拟现实技术构建虚拟战场,便于军队模拟演练,提高实战作战能力;在休闲娱乐方面,虚拟现实游戏的开发可以设置虚拟现实情景,给人们带来更加真实的游戏体验。虚拟雕刻系统则是虚拟现实技术在艺术领域的一个应用。传统的虚拟雕刻系统采用的是鼠标键盘与计算机的交互方式。但是,这样的交互方式不能给人带来更好的设计体验。为了更好地解决这个问题,本文将手势作为一种新的交互媒介代替传统的鼠标和键盘,把基于视觉的手势识别作为虚拟雕刻系统的新的交互方式。这不仅给设计者带来更好的交互体验,更能激发设计者的设计灵感。本文的主要研究内容包括以下三个方面:(1)提出了针对虚拟雕刻系统的手势分割方法。不考虑虚拟雕刻系统,仅仅就手势分割技术而言,本文通过分析Code Book背景模型和肤色建模的优缺点,提出了融合Code Book背景模型和肤色模型的手势分割方法,该方法能够有效地将手势区域从复杂的背景中分割出来;针对虚拟雕刻系统而言,分割的速度是一个必须要考虑的因素,本文在融合Code Book背景模型和肤色模型的手势分割方法的基础之上,将复杂手势背景更改为单一颜色背景,人手佩戴白色手套,这样的改善可以使分割时间缩短为原来的38%。(2)定义了针对虚拟雕刻系统的7种手势。本文设计的7种手势有两个特点:简单、易操作,具有易于区分的特征(针对本文提取的特征)。简单易操作性可以给设计者带来轻松愉悦的设计体验;具有易于区分的特征可以使虚拟雕刻系统快速识别出所要进行的操作,保证设计过程的流畅性。(3)根据虚拟雕刻系统的特点,提取了两个具有针对性的特征,设计了新的手势识别算法。本文采用简单的几何特征(4个Hu矩特征和手势轮廓外接矩形宽高比特征)作为手势识别特征,又结合特定的识别算法,获得了较快的识别速度和较高的识别率,满足虚拟雕刻系统的准确性和快速性要求。(4)探究了手势旋转对识别率的影响。使用本文识别算法对旋转后的手势进行识别率测试,得出这样一个结论:小幅度的手势旋转不会降低手势识别率。(5)编程实现了虚拟雕刻系统的仿真。