体感交互技术具有的特点(基于体感交互技术的太阳系三维模型演示系统的研究)

1.1 Kinect 体感互动技术概述

体感互动技术在于，人们可以直接使用身体动作与周围的设备或环境互动，而不需要使用任何复杂的控制设备，这样人们就可以通过自己的情境与内容互动。Kinect无需任何佩戴设备就能准确识别人的动作、手势和声音。基于这一特点，Kinect 体感互动技术被广泛应用于商业、医疗、教育等领域。随着后续科技的日益完善，它将融入到大众之中，给我们的日常生活带来巨大的变化。

1.2应用程序状态

1.2.1医疗领域

在很多手术中，对对无菌操作的要求很高，但是目前的技术很难保证医生不接触设备时医生和设备之间的良好互动，因此手术的准确性和安全性很难达到。而Kinect 体感操作正好可以克服这个困难。当手术中需要计算机来完成一些任务时，医生可以通过手势和声音来控制它们，而不需要触摸设备，并且还可以保证较高的识别率。

1.2.2电子商务领域

然而，Kinect应用的进一步发展必将给电子商务的发展带来新的变化。例如，结合Kinect和增强现实技术，虚拟试衣镜是为大型购物中心的服装店设计的，为顾客提供方便的试穿服务。顾客不需要在更衣室换衣服，他们可以直接看到自己选择的衣服和帽子的搭配效果。基于动作捕捉，顾客还可以通过转身和弯腰从不同角度实时看到佩戴效果。

1.3新趋势的应用

随着计算机技术的飞速发展，人机交互的方式越来越自然。Kinect作为一种革命性的产品，在这一过程中发挥了里程碑式的作用。它可以识别用户的语音、动作和手势，并将这些信息处理成计算机可以接受的命令，使人们摆脱键盘、鼠标和各种输入设备，真正实现“用户的身体是控制器”。

kinect在人机交互方面的优势也引起了教育工作者的关注。Kinect具有实时动态捕捉、图像识别、骨骼跟踪、语音控制、社区互动等功能，可以整合到课堂教学中，提供更加自然的人机交互方式。将kinect应用于课堂教学，可以提高课堂效率，激发学生的学习热情，促进教学信息化进程。

2研究内容

本项目的内容是设计和开发一个基于kinect技术的太阳系三维模型演示系统，实现与太阳系模型的自然交互，普及一些地理天文学知识。具体内容可分为以下三个方面，即太阳系天体的自然交互显示、地球自转、海陆分布、昼夜交替和时差显示、日食和月食天文现象演示。

2.1创建一个自然互动的太阳系天体显示系统

2.1.1太阳系三维虚拟模型显示

制作太阳和八颗行星的模型，模拟行星围绕太阳旋转，帮助学生从宏观角度理解太阳系。

2.1.2金塞特和太阳系模型之间的自然相互作用

构建了一个基于Kinect手势识别和语音识别的自然交互系统。通过使用手势来控制太阳系模型的放大和缩小，可以说出某个行星的名称，并且视角会转向该行星，以便用户可以具体地观察它，并且可以在该行星旁边显示特定的信息。

2.2关于地球自转、海陆分布、昼夜交替和时差

当视角切换到地球时，发出“旋转”的声音命令，地球模型开始逆时针旋转(从北极上方观察)。地球的详细信息(如自转周期、公转周期、轨道半径等。)显示在附近，直观地显示地球上海陆分布的信息。此时，地球的旋转方向可以通过手势将视角旋转到极点来观察。当声音命令“停止”发出时，地球停止转动。地球的自转可以通过手势来人工控制。由于太阳光照的影响，地球昼夜的交替和终止线的变化可以清晰地显示出来。同时，时差也可以解释，即时间在东方早，在西方晚。

2.3日食和月食天文现象演示

制作日食和月食的演示动画，并通过“日食”或“月食”的语音命令播放相应的演示动画，使学生能够轻松理解这些天象的形成原理，方便地理教学。

3实施方案及可行性分析

基于体感交互技术的太阳系三维模型演示系统按功能分为以下三个模块：体感交互输入模块、信息处理模块和虚拟现实输出模块。体感交互的输入模块包括对人体手势信息和语音信息的输入和获取；信息处理模块主要是对对收集的信息进行智能分析，虚拟现实输出模块主要是开发系统的三维交互界面，包括建立太阳系的三维模型，通过编程语言实现体感输入和显示界面之间的交互。

3.1系统框架

该系统的开发框架见如图1

图1系统开发框架

在软件层面，Unity 3D是一个强大的渲染引擎，它集成了一套完整的开发工具，可以通过快速的开发过程创建一个交互式的虚拟空间。它的脚本系统是为开发人员设计的

提供了极大的灵活性。目前，体感主流游戏开发主要采用Unity3D和Kinect相结合的方式。梅隆，卡内基提供了kinectWrapper.unitypackage，它可以导入Unity 3D进行开发。(节选)