设备允许用户更快地操作三维虚拟物体

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泽源陈 zchen23@ncsu.edu 607.379.8335

克里斯托弗·希利 healey@ncsu.edu 919.515.3190

马特·希普曼 matt_shipman@ncsu.edu 919.515.6386

北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种用户友好、价格低廉的控制器，可以在三维空间操纵计算机程序中的虚拟对象。与现有技术相比，该设备允许用户更快地操作对象，且延迟时间更短。

这款名为“俘虏”的设备为用户提供6个自由度(6DoF)，应用范围从视频游戏到医疗诊断再到设计工具。而且俘虏系统只使用了三个组件:一个简单的立方体，大多数智能手机和笔记本电脑上已经安装的摄像头，以及定制软件。

这个立方体是塑料的，每个角上都有不同颜色的球。它看起来像一个修补匠，但却是用3d打印机制作的。当用户操作立方体时，图像就会被摄像头捕捉到。视频识别软件通过跟踪每个彩色球与其他彩色球之间的关系来跟踪立方体的三维运动。示范俘虏计划的短片可在此观看:https://youtu.be/gRN5bYtYe3M．

该研究论文的第一作者、北卡罗来纳州计算机科学系博士生Zeyuan Chen说:“俘虏技术的主要优势是它的效率高。”“市场上有很多工具可以用来操纵3-D虚拟物体，但俘虏技术允许用户更快地执行这些任务。”

为了测试俘虏系统的效率，研究人员进行了一套标准实验，旨在确定用户完成一系列任务的速度。

例如，研究人员发现，俘虏技术允许用户在三维空间旋转物体的速度几乎是其他竞争技术的两倍。

“基本上，没有延迟;用户正在做的事情和他们在屏幕上看到的东西之间没有可检测到的延迟时间，”陈说。

与其他6DoF输入设备相比，CAPTIVE也很便宜。

“该系统中没有智能手机、平板电脑或笔记本电脑上没有的电子元件，而且3d打印立方体并不昂贵，”陈说。“那真的只剩下我们的软件成本了。”

这篇论文，“一种基于摄像机的可操作3D信息的有形输入设备的性能特征”，将于5月16日至19日在艾伯塔省埃德蒙顿举行的图形界面会议上发表。这篇论文的合著者是北卡罗来纳州立大学(NC State)和该校高级分析研究所(Institute for Advanced Analytics)的计算机科学教授克里斯托弗·希利(Christopher Healey);以及北卡罗来纳州立大学计算机科学副教授罗伯特·圣·阿曼特。这项工作得到了美国国家科学基金会1420159号资助。

希普曼-

编辑:研究摘要如下。

基于摄像机的三维信息处理有形输入设备的性能特征

作者: Zeyuan Chen, Christopher G. Healey和Robert St. Amant，北卡罗莱纳州立大学

提出了: 5月16日至19日，阿尔伯塔省埃德蒙顿，2017年图形界面

文摘:本文描述了一种便宜且直观的有形六自由度输入设备的原型:一个具有特定形状的彩色角的立方体，由单个摄像机跟踪，并实时估计姿态。设计了一个跟踪和自动调色系统，使设备能够在嘈杂的环境下稳健地工作，并且不受灯光和背景噪声的变化影响。系统评估表明，在刷新(平均60帧以上)和姿态估计精度(平均角度误差约1°)方面都有良好的性能。一项3D旋转任务的用户研究表明，在类似的桌面环境中，该设备的性能优于其他6自由度输入设备。该设备有潜力促进互动应用程序，如游戏和观看3D信息。