何晓昀 农旭安 广东理工学院 广东肇庆 430063



一种基于kinect体感控制技术的幻影成像展示台

何晓昀 农旭安 广东理工学院 广东肇庆 430063

【文章摘要】

本文设计了一种基于kinect体感控制技术的幻影成像展示台。其包括机柜、计算机、显示设备、固定支架、kinect体感控制器和呈倒金字塔状的成像半透膜器件。系统结构简单，采用Kinect体感控制器结合幻影成像技术进行控制及展示，人机交互简单方便，且能增强显示时的立体感和真实感，与现有的全息技术相比价格低廉。

【关键词】

机器人；Kinect；三维场景重建中图文分类号：文件标识码：A

0　引言

“模型展示”是一些展会、展览室中的重要组成部分，采用实物展示的方法容易受到场地、环境、等多种因素的制约。在无法展示实物的情况下大多采用三维动画方式进行展示，这种的效果没有立体不强，无法和实物展示媲美；另外，对展示中的互动和控制目前主要使用的是传统的控制方式，即键盘和鼠标控制，观众只能通过鼠标键盘对三维模型的放大、缩小和转动等进行操作，参与性不强，缺乏自然交互性。

1　展示台设计

图1　展示台结构图

针对现有技术的不足，本文要解决的技术问题是提供一种结构简单、能够进行自然交互的立体成像展示台。如图1所示，本文设计的一种基于kinect体感控制技术的幻影成像展示台包括机柜1、设置在机柜内的计算机2、显示设备3、固定支架4、kinect体感控制器5和呈倒金字塔状的成像半透膜器件6。

幻影成像技术近年来在商品展示领域应用广泛，与真正的全息技术相比价格低廉却能够提供较强真实感和立体感，十分适合虚拟三维模型的展示。幻影成像技术是由若干块半透膜拼接成为金字塔形状，通过显示器将从三维模型的不同方向观测到的照片投影到半透膜金字塔上，利用半透膜对光线半投射、半反射的光学性质，使观众觉得三维模型好像浮动在半透膜金字塔内部。开放式的金字塔设计使观众能够从不同视角看到三维模型的不同面的信息，使三维模型展示更加具有真实感和立体感。

展示台主要通过成像半透膜器件和高清显示设备构成幻影成像。其中成像半透膜器件由4片半透膜组成，将4片半透膜固定为倒金字塔形状，组合成为一个幻影成像半透膜金字塔。金字塔下方安装了一个高清显示设备，高清显示器显示4幅从不同方向观看三维模型的图像，这些图像被投射到半透膜上。由于半透膜对光线半透视、半反射的特性，图像经过半透膜上后一部分光线反射到用户，另一部分光线投射过半透膜，使用户觉得三维模型似乎浮现在成像半透膜器件6内部，实现了模型的立体效果。

目前非接触控制方案有很多种，出于成本考虑和可扩展性考虑本文选用微软的Kinect体感传感器作为体感动作采集设备，该传感器提供了丰富的交互设计人机界面，可以让用户以体感控制方式和语言控制方式等“非接触”方式与计算机系统进行交互。例如，“悬停选择”可以进行功能导航，“划动”手势可以旋转三维模型，通过双手手掌靠近、伸展实现放大、缩小三维模型，再结合语音控制即可可以完成对三维模型的操作，实现与用户进行自然的体感交互。

系统将Kinect体感控制器安装在机柜的前侧面，探测观众的动作和听取观众的指令。当用户通过手势或者语音提出指令时，Kinect体感传感器立即能够“感知”用户的动作或者语音，并将数据传送给安装在箱内的计算机，计算机通过理解用户的动作、手势和语音指令，将这类用户指令转换为计算机控制信号，对虚拟三维模型实现放大、缩小、旋转、确定、取消和切换模型等操作。根据幻影成像技术的要求，将虚拟三维模型的4个虚拟相机拍摄到的图像发送到显示设备上。最终实现了半透膜金字塔内的模型随观众的操作而产生对应的动作。实现了人机互动。

为了使展台更加美观和使用，计算机装在展台的内部，展台底部配有带自锁的滚轮，方便移动和固定展台。

2　结论

展示台有益效果是：采用Kinect体感控制器结合幻影成像技术进行控制及展示，人机交互简单方便，能增强显示时的立体感和真实感，且结构简单、造价低廉。它通过Kinect体感控制器追踪用户动作、捕捉用户语音与计算机互动，能达了对幻影成像三维模型的放大、缩小、旋转、确定、取消和切换模型等操作。系统提供了具有真实感和立体感的三维立体显示方式，与现有的全息技术相比价格低廉，有利于推广应用。

【参考文献】

［1］林德江，井志胜，王国德，秦国伟，时华峰.基于Leap Motion体感控制技术的数字化展示系统研究［J］.火炮发射与控制学报.2015∶12.

［2］邓瑞，周玲玲，应忍冬.基于Kinect深度信息的手势提取与识别研究［J］.北京信息科技大学学报（自然科学版）.2013∶01.

［3］郑立国，罗江林，许舸.基于Kinect的动作捕捉系统的实现［J］.吉林大学学报（工学版）.2013∶03