牟云环

（陕西国防工业职业技术学院陕西西安710300）

近年来，针对传统绘画技艺存在操作过程复杂、设备繁多和无法撤销的问题，国内外学者研究了如何将这些绘画技艺数字化的方法[1-3]。

沙画创作作为一种新的艺术创作方式，各种背景音乐与沙子动画的结合给观众带来了全新的视听感受[3-6]。然而，沙画演示过程需要演出者携带沙画方桌、细沙和投影设备。且对现场光线和环境有较高的要求，给沙画演出带来了不便[7-9]。因此，本文使用虚拟现实技术模拟了沙画展示的过程，不仅能方便沙画的表演，且还能产生逼真的视觉效果。虚拟现实即使用计算机技术模拟真实世界的各种场景，使人在该种虚幻场景中产生触觉、视觉和听觉等身临其境的感受。

文中使用Leap Motion设备[10]、3Ds Max和Unity 3D等软件，设计与实现了基于手势识别的虚拟沙画展示系统。首先，使用Leap Motion设备获取的手势及其运动信息[11]，并提取基于角域划分的特征向量[12-14]，再使用该特征向量进行手势识别[15-16]与跟踪；然后使用3Ds Max技术建立虚拟手模型，并使用粒子运动系统模拟落沙效果。测试结果表明，该系统能正确的识别出各种手势，并能满足基本的沙画绘制过程，得到了较为满意的结果。

1 基于Leap Motion的手势识别与跟踪

Leap Motion是一款由两个摄像头和3个红外LED组成的、支持多种操作系统的手势控制电脑体感控制设备。其使用两个摄像头的视觉差和三角测量法来检测手、手指的3D坐标信息，且其精度能达到0.01 mm。文中使用Leap Motion采集手指和手势信息，并使用TBD技术跟踪实现手指骨骼跟踪，整体流程如图1所示。……