【摘 要】
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随着信息技术、计算机技术和虚拟现实技术的日益发展,越来越多的人机交互方式涌现出来。而虚拟手势交互技术就是其中一个重要革新方向,被广泛应用于航空航天、工业应用等各个领域,艺术创作是其中应用探索的一种新领域。如何将虚拟交互技术与计算机计算相交融进行虚拟创作系统平台的开发目前在多领域应用都取得一定成果,但却缺乏有效的具有指导意义的设计流程方法的理论形成。沙画是一种最近流行的艺术创作,传统的沙画艺术创作受
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随着信息技术、计算机技术和虚拟现实技术的日益发展,越来越多的人机交互方式涌现出来。而虚拟手势交互技术就是其中一个重要革新方向,被广泛应用于航空航天、工业应用等各个领域,艺术创作是其中应用探索的一种新领域。如何将虚拟交互技术与计算机计算相交融进行虚拟创作系统平台的开发目前在多领域应用都取得一定成果,但却缺乏有效的具有指导意义的设计流程方法的理论形成。沙画是一种最近流行的艺术创作,传统的沙画艺术创作受到场地、光线、材料、工具等因素的制约,导致识别度低,创作实现过程繁琐等问题,以及不具备良好的传播和存储功能的缺陷,手势交互和沉浸式虚拟现实技术为传统沙画艺术提供了一种新的体验和创作展现方式。本文以虚拟沙画创作系统为载体,基于Leap Motion系统的手势交互与Unity虚拟现实技术进行融合,从系统的操作者作为研究对象出发,以系统操作者为中心的原则进行设计,提出了手势交互创作系统的的设计框架和设计方法,搭建设计出虚拟沙画创作系统,通过试验对手势的识别和有效性进行测试论证,试验表明能够满足虚拟沙画中的实时性和有效性的要求,并满足了艺术创作的传播性和存储功能,这一案例为其他手势交互与虚拟现实技术融合的创作系统提供了思路与实现的可能性。本文的主要研究工作包括:（1）对手势交互系统进行特性分析,分析系统设备特点、交互特性和信息特征;（2）提出虚拟手势设计原则和系统设计框架;（3）对基于Leap motiom手势识别的方法及算法进行分析;（4）对手势交互进行案例设计,研究实现流程与方式;（5）以虚拟沙画为例构建场景模型,进行手势姿态和控制设计,进行沙画细节处理设计的研究,并完成系统设计,并进行校验。本文的研究目标是将沉浸式虚拟现实技术和手势交互技术相结合,提出手势交互创作系统的流程和方法,使艺术创作方式和虚拟现实技术相融合,优化艺术创作的过程和实现创作方式的多元化。本文研究所取得的创新成果:（1）研究出虚拟创作系统平台开发的可行性有效的设计流程;（2）定义出了虚拟沙画创作技术的手势语意;（3）在Unity软件中对虚拟沙画虚拟仿真系统平台进行了开发,并进行了功能组件的设计和脚本代码的编写和封装;（4）完成了沙画效果细节处理的算法优化设计,实现了“积累”和“坍塌”功能相应程序;（5）给虚拟沙画创作系统设计了色彩设置模块,满足增加沙画创作的多元化,增加用户体验感,使沙画创作过程更加逼真和富有乐趣。
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