[发明专利]一种用于虚拟装配的隐式交互方法

说明书

技术领域

本发明属于虚拟装配领域，具体涉及一种用于虚拟装配的隐式交互方法。

背景技术

随着信息技术的发展，人机交互由以机器为中心向以人为中心发展，即机器要协同用户进行交互。隐式人机交互是以人为中心的新型人机交互，在隐式交互模式下，用户只需考虑交互任务本身，无需关注任务的执行方式和过程，场景和用户能够相向互动。

在现有虚拟装配系统中，人机交互多以显式交互方式进行，比如，装配中的碰撞检测都是场景物体被动等待用户的靠近，同样地，物体位姿方向的调整也需要通过用户施加操作命令将旋转物体到合适的方向。显然，这些过程都是单向交互，影响了交互效率和交互的自然性。因此，有必要将隐式交互融入显式的虚拟装配系统中，使系统中场景物体能主动的根据用户操作协助用户完成交互任务。

目前隐式人机交互已经有了一定进展。文献(徐光祐,陶霖密,史元春,张翔.普适计算模式下的人机交互[J].计算机学报,2007,07:1041-1053)提出了普适计算模式下，用户和环境的物理因素将成为交互的重要因素，并将物理空间人机交互分为人机交互接口和隐式人机交互两个层次。文献(田丰,邓昌智,周明骏,徐礼爽.Post-WIMP界面隐式交互特征研究[J].计算机科学与探索,2007,02:160-169)从认知心理学的角度对Post-WIMP界面下的隐式交互特征进行分析和描述，提出了利用识别技术、上下文感知技术和用户修正技术相结合的方法来支持Post-WIMP界面的隐式交互,并构造了Post-WIMP界面的交互任务生成框架。文献(王巍,黄晓丹,赵继军,申艳光.隐式人机交互[J].信息与控制,2014,01:101-109.)根据设备主动性和用户注意力两个维度将隐式交互分为提醒式交互、自动式交互和环境代理式交互，全面地总结了隐式人机交互的研究现状和进展。

虚拟装配是人机交互的典型应用场景，虽然不少相关研究都提高了用户操作的自然性和装配的智能性，但现有虚拟装配系统仍然以机器为中心进行交互，需要用户配合机器来完成交互。文献(程成,赵东坡,卢保安.虚拟环境的用户意图捕获[J].中国图象图形学报,2015,02:271-279.)提出了用户意图理解多通道模型和算法，提高了虚拟环境中机器的认知能力和系统的交互效率，但在意图表达的准确性方面还有待完善。文献(马延周.虚拟场景中协同感知技术研究[D].解放军信息工程大学,2008:39-46)提出了虚拟场景中的用户替身模型和可视化的多用户协同感知模型，实现了虚拟场景中协同用户间感知与交互的共享。但存在由于网络延迟及用户间不一致导致的交互问题。文献(张丹,左敦稳,焦光明,闫静,李建平,刘玉广.面向虚拟装配的约束建模与装配意图捕捉技术[J].计算机集成制造系统,2010,06:1208-1214)给出了约束元素包围盒的构建原则和方法,并基于约束元素包围盒的相交测试提出了装配意图的层次识别规则,提高了虚拟装配操作的精度和效率。文献(曹兆元,刘惠义,杨战军,郑源.基于情境上下文的智能虚拟装配动作预测模型[J].计算机工程与设计,2013,04:1366-1370)提出了基于任务的装配模型实现用户的活动感知。文献(Yuanyuan Su,Zhiquan Feng.Research on the Objects Selection Method of 3D Interactive Interface.International Conference on Intelligent System Design and Engineering Applications.Volume 1,2013,p537-540)提出一种虚拟装配平台下的基于导航信息模型，并基于此导航信息模型提出了新的物体选择和碰撞检测算法。文献(Aehnelt M,Gutzeit E,Urban B.Using Activity Recognition for the Tracking of Assembly Processes:Challenges and Requirements[J].WOAR,2014:12-21)通过对虚拟装配动作模式的分析，建立了智能虚拟装配动作预测模型，并进行基于实例的动作意图预测。以上研究虽然一定程度上提高了系统的感知能力，但都存在场景不能主动感知用户的操作意图，场景主动性低的问题，降低了用户的交互体验。

发明内容