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Kinect交互技术在工业设计中的开发研究

作　者: 罗凯
导　师: 刘肖健
学　校: 浙江工业大学
专　业: 计算机技术
关键词: Kinect 交互技术 人机工程 工业设计 数据可视化
分类号: TB472
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 48次
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内容摘要


传统的工业产品设计主要以实现功能为目的,在设计过程中缺少考虑人的因素,比如人的各种身体特征(人的各种生理尺度)和心理因素(人的习惯、传统意识等),这样往往导致设计生产出的产品会出现不符合人对于工作效率、健康、安全和舒适等各方面的要求。而计算机辅助人机工程技术CAED(computer aided ergonomics design)很好的解决了上述的问题,它要求人的因素要贯彻在产品设计开发的全生命周期之中,尽早尽可能全面地考虑人的因素。但是,现如今的人机工程系统开发中也存在的一些问题,比如建虚拟人体模型都是依据80年代国家标准人体尺标,显然已不符合现代人的标准；其次在人机工程仿真捕捉人体运动过程是用传统的方法,即在人身上装传感器来捕捉的。本论文提出的基于Kinect全新人机交互技术辅助工业产品设计的创新模式可以很好的解决上述的问题,应用Kinect我们不需要佩戴任何传感器就可以简单的实时捕捉人的运动数据,提高了运动的真实性。而且最新的Kinect SDK也能直接获得人体的尺寸,甚至是人体的3维模型,我们需要做的就是站在Kinect前面就可以了。可以说Kinect的参与可以省去和简化人机工程系统开发中人体建模和人机工程仿真步骤,为人机工程评价也提供了可统计分析的理论数据。本论文在实现人体跟踪和实时仿真模拟运动控制的基础上,还通过Processing程序开发语言对运动过程做了实时的可视化,而且对于设计师要求的每一个关键点数据也做了实时的统计分析并可视化,除此之外,对于一些Kinect无法直接记录却是相关研究变量的数据,我们也通过简单的计算在统计并可视化。最后给设计呈现最直观的参考数据模型。在文章的最后我们通过椅子设计这个具体实例,应用基于Kinect人机工程系统来验证是否能辅助设计师。最后实验结果证明,最后得到的参考数据模型对设计师是有有效的参考依据的。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 人机交互技术  12-15
  1.4 本文的主要内容  15
  1.5 本文的章节安排  15-17
第2章 Kinect传感器和驱动平台介绍  17-24
  2.1 Kinect简介  17-18
  2.2 Kinect工作原理  18-19
  2.3 Kinect驱动平台  19-21
    2.3.1 Kinect for Windows SDK驱动平台  19-20
    2.3.2 OpenNI驱动平台  20-21
  2.4 Kinect标定  21-22
  2.5 本章小结  22-24
第3章 Kinect交互技术在工业设计的系统开发  24-37
  3.1 Kinect在工业设计的系统开发方案  24-25
  3.2 Kinect数据采集  25-28
    3.2.1 Kinect彩色数据采集  25-26
    3.2.2 深度数据采集  26-27
    3.2.3 Kinect骨骼数据采集  27-28
  3.3 数据处理  28-31
    3.3.1 深度图像二值化处理  28-29
    3.3.2 骨骼关节点的平滑处理  29-31
  3.4 Kinect数据合并  31-34
    3.4.1 深度图像空间坐标  32
    3.4.2 骨骼空间坐标  32-33
    3.4.3 坐标转换  33-34
  3.5 统计评价  34-35
    3.5.1 实时运动模型可视化  35
    3.5.2 主要运动点和关联量的可视化统计分析  35
  3.6 本章小结  35-37
第4章 系统开发及应用  37-51
  4.1 问题背景描述  37-38
  4.2 系统功能描述  38
  4.3 实验平台搭建  38-39
  4.4 系统实现技术  39-49
    4.4.1 数据采集  40-42
    4.4.2 数据观察  42-43
    4.4.3 数据统计  43-45
    4.4.4 实验过程再现  45-48
    4.4.5 数据分析  48-49
  4.5 本章小结  49-51
第5章 总结与展望  51-53
  5.1 论文总结  51-52
  5.2 未来展望  52-53
参考文献  53-55
致谢  55-56
攻读学位期间参加的科研项目和成果  56

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工业通用技术与设备 > 工业设计 > 产品设计
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