郭晓春,程明智,刘 龙

(北京印刷学院新媒体学院,北京 102600)

食品加工仿真交互系统是虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术快速发展的结果,它能够让用户在计算机创造的虚拟环境中对虚拟的仿真物体进行交互来达到训练的目的。此系统一方面摆脱了传统食品加工培训中大型场地和专业设备的限制,节约了培训成本;另一方面,新颖的虚拟现实培训方式和交互方式能够极大地调动学生的学习热情,提高学习效率,增强学生的实践能力,并对学生的创新能力和工程实践能力有促进作用。

然而,常见的食品加工仿真系统中用户与仿真物体交互过程中,交互系统通常使用VR设备中默认的手柄模型,这导致一系列用户沉浸感降低的问题[1]。影响用户沉浸感的其中一个重要问题是穿模, Taeho Kim等[2]提出虚拟手柄位置穿模会打破隐喻,提出了分层边界球方法,根据用户和物体的角度调整手柄位置,并利用带有抓取隐喻的手柄进行三维对象操控。将默认的手柄模型替换成更加真实的虚拟手能够加强抓取隐喻,同时,虚拟手生成的抓取姿态是用户对交互的直观认识,Alkemade[3]的研究将三维空间中对物体不同的交互需求进行了分类,王晓媛等[4]提出的算法,通过反向动力学技术,能鲁棒地生成稳定且自然的抓取姿态,从而提升抓取姿态的准确性和稳定性,能够显著提高用户的沉浸感和交互感。Aristidou[5]从前向计算和 IK 的定义开始,列出数学公式并解释了如何区分无法解决的案例,指出何时有解决方案可用。……