摘 要

人机交互（Human-Computer Interaction, 简写HCI）这个概念在1959年被提出来后经过这么长时间的发展已经越来越成熟了，人们对它的关注度日益提高。Leap Motion就是一款在这样的大环境中诞生的基于PC及MAC平台的体感交互设备，它把人机交互的操作空间从平面扩展到了真实的物理空间，使得人们获得一种身临其境的沉浸感。

论文研究的主要内容是应用体感交互技术的手势控制汽车移动系统设计。在开始设计前先比较当前主流的体感交互设备，确定Leap Motion体感控制器作为设计的主体，并简要介绍了它的工作原理和使用方法，接着选择Unity3d这样一款拥有强大的功能和快捷的建模方式的三维模型搭建软件，用来实现虚拟汽车和虚拟场景，然后就是对虚拟汽车添加手势控制，定义控制其前进后退及转向的相关手势，结合Leap Motion设备，最后就是描述系统实现过程并对其进行测试，根据结果对设计进行分析总结和展望。通过设计发现用手势控制虚拟汽车可以作为学习驾车的辅助系统，能让学员更快熟悉汽车驾驶系统，体验不同的驾驶环境预防交通事故。

关键词：Leap Motion;手势控制；Unity3d;虚拟汽车；

Abstract

Human-Computer Interaction (HCI) was developed in 1959 after such a long time has been more and more mature, and people's attention to it is increasing. Leap Motion is a body-based interactive device based on the PC and MAC platform created in such a large environment. It extends the man-machine interaction space from the plane to the real physical space, enabling people to get an immersive Immersion.

The main content of the paper is to design the mobile mobile system with gesture control of somatosensory interaction technique. Before starting the design, compare the current mainstream somatosensory interaction device, select Leap Motion somatosensory controller as the main body of the design, and briefly describes its working principle and use, then choose Unity3d such a powerful function and fast built Model of the three-dimensional model to build software for the realization of virtual cars and virtual scenes, and then is added to the virtual car gesture control, the definition of its forward and backward steering and control of the relevant gestures, adding Leap Motion control, the last is to describe the system to achieve the process and Its test, according to the results of the design analysis and summary. Through the design found that the use of gesture control virtual car can be used as a learning system to help drive, so that students faster familiar with the car driving system, to experience different driving environment to prevent traffic accidents.

Key words: Leap Motion; gesture control; Unity3d; virtual car;

目 录

第1章 绪论 1

1.1体感交互技术 1

1.2体感交互设备 1

1.3 论文的研究意义 3

1.4国内外研究现状 3

1.5论文的主要内容 4

第2章 Leap Motion工作原理 5

2.1 Leap Motion设备 5

2.2 Leap Motion技术原理 5

2.2.1坐标系统 5

2.2.3目标模型 7

2.2.4手势 8

2.3 Leap Motion配置 10

2.4小结 10

第3章 虚拟汽车和虚拟场景 11

3.1 软件介绍 11

3.1.1 Unity3D 11

3.1.2 3DMax 11

3.2虚拟汽车 12

3.2.1 创建模型 12

3.3 虚拟场景 15

第4章Leap Motion在Unity3d中的集成与开发 18

4.1 集成步骤 18

4.2 体感控制功能实现 18

4.3 系统测试 19

4.4 测试总结 24

4.5 本章小结 24

第5章 总结和展望 25

5.1 总结 25

5.2 展望 25

参考文献 27

致 谢 28

绪论

1.1体感交互技术

电影作为一种极具影响力的信息传播媒介给我们的生活增添的许多乐趣，尤其是好莱坞制造的科幻大片，电影中经常出现的各种人机交互技术让我们羡慕不已，比如《钢铁侠》中主角在基地随意的对着空气舞动手指就能像在用鼠标一样控制那些操作界面，不仅酷炫还极为方便，这种电影中的场景在现实世界中利用体感交互技术也已经可以实现了。体感交互属于人机交互中最真实的一种交互方式，人们能够就用两只手与周围装有相关设备的环境互动，不需要佩戴其它复杂的控制设备，彻底摆脱传统的电脑控制工具鼠标和键盘，远离电脑桌。

若评选二十一世纪最令人激动的的技术研究成果有哪些，体感技术必然有一个席位，它成功实现了人工智能的视觉感知，建立了和人类相同的三维感知模型，能识别不同的物体，通过数据分析来判断不同的人体行为动作，就像人与人面对面的每时每刻在千变万化的环境中观察记录判断对方的位置及动作变化。

对于现在全世界上在体感技术的研究上，依照所使用的感知方式和原理差异主要可以划分为：惯性感测、光学感测和惯性光学联合感测^[1]。第一种方式主要是利用惯性传感器来检测使用者肢体动作的物理数据，然后根据数据分析出动作的具体含义。光学感测顾名思义就是通过光传感器得到使用者的人体影像，然后与周围的环境互动。最后的联合感测就是在光学感测的基础添加手持设备来定位及侦测人体关节在三轴上的位移。

1.2体感交互设备

在最近几年里，科技发展进程迅速，体感技术发展到现在所伴生的相关体感设备产品出现了一种又一种，更新了一代又一代，功能趋于人性化，个体趋于简单化，相比作为实验室研究用的人机交互设备来说，有几款已经广泛投入市场的产品正受到用户追捧。