虚拟现实技术应用下平面图像交互系统设计研究

刘 悦

（江苏汽车技师学院 江苏 扬州 225003）

0 引言

我国科学技术快速发展的过程中，图像识别、设计技术不断更新，而虚拟现实技术的应用能进行可视化模拟，让人们形成良好的感官体验，是工程设计方面和图像仿真方面最主要的选择。同时虚拟现实技术是目前较为先进的实用性技术，是集计算机技术、模拟仿真技术和电子信息技术等为一体的三维环境技术，利用三维模型展现人体无法感知的平面图像，通过平面图像的交互处理，有效进行图像的识别。但是由于传统的虚拟现实平面图像交互系统在应用过程中存在图像交互效果低、不能达到行业标准的问题等，难以确保系统的良好应用和发展，需以传统系统为基础，全面升级和优化系统硬件，利用现代化仪器设备增强图像识别过程中的分辨率，不断完善系统软件功能，解决目前计算数据值不准确而引发的图像识别问题。

1 研究设计

1.1 硬件设计

以传统的虚拟现实技术应用和研究结果为基础，设计虚拟现实技术应用过程中的平面图像交互系统的硬件设备，完善硬件框架结构，见图1。

硬件设计的过程中需要将VR设备的应用成果作为参考来设计新的设备。为提升系统硬件应用过程中的可连接性能，应使用电压指标相同的设定数值串联，达到硬件的高效化设计目的。同时为有效进行计算机图像识别方面的控制，应合理设计计算机视觉控制器的硬件部分，见图2。

此次系统设计决定在控制器硬件的内部设计两个像素较高、速度很快的摄像头与5个红外线发射器，能预防受到夜间光线不足因素或是光线过强因素带来的影响。同时在系统进行图像识别和控制期间，设计中央处理器设备和图像处理器设备，配置像素高、速度快的双核处理器硬件，能够提升整体系统运行和图像处理的效果，为后续图像有效处理提供保障。另外，应为控制器设备配置不同类型的程序编程接口，一种类型的接口用作图像信息的获取，另外一种类型的接口用作本地信息的获取，通过C语言的形式控制。

虚拟现实技术应用的设计，主要使用Kinect的形式配置和实现用户界面交互的功能，将用户界面当作是人机交互的载体。其中Kinect硬件是很多传感器设备组合而成，底部区域的位置和电动马达的位置互相连接，在硬件的正面配置彩色摄像机设备、红外投影仪设备、深度摄像机设备、电动马达设备和马克风设备，利用USB.2.0的线路合理衔接处理，在硬件的一侧位置配置供电口，为系统提供充足的电力能源。在此过程中系统能够借助传感器设备进行用户动作信息的捕捉，利用控制器设备实现控制的目的，采用设备坐标系之内的三维空间保存存储用户动作的数据信息。而对于用户应用和操作的硬件设计，则需要配置HCT-VIVE基站，设定4个黑盒子，形成虚拟性的空间，整体空间规格为30英寸×30英寸，其中基站部分在运行的过程中设置定时发射的标准，每秒钟发射100脉冲，之后利用控制器硬件提取，使用一致性设计的方式，以此增强平面图像交互系统运行和运用的广泛性水平[1]。

1.2 软件设计

在对系统软件进行设计的过程中，应根据整体系统的应用特点和运行功能，完善系统的软件部分、软件架构，确保系统软件的良好应用和操作。

1.2.1 平面图像特征向量的设定

为增强此次所设计系统应用的可行性，使用朴素贝叶斯分类算法的技术措施明确平面向量特征向量。假设图像空间坐标系XYZ，QW，属于图像向量w和y轴夹角，其中y轴的向量指标是Y，能够表达成为，如果XYZ的平面向量设计成为i，在x轴中的向量设置成为X，在图像空间坐标系之内图像的向量投影成为j，那么j还有x轴之间所形成的夹角，可以通过公式（1）进行计算：

将所获得的相关图像向量角度数据值设置成为QW、Qxj，在此过程中，上一帧的角度数据值主要是Qxj1、Qw1，在运动数据值计算之后，可以将相关平面图像具体的运动参数信息计算出来，按照公式（2）进行分析和计算：

在公式之内θrw主要就是，其实按照整体的平面图像特点所构建的训练数据集合，可结合公式（1）的内容和公式（2）的内容对每帧数据特征向量进行计算分析。为增强平面交互系统运行的效果，假设测试数据值是n，那么就要利用公式（3）进行分析：

利用公式（1）和公式（2）计算的方式进行特征向量数据值提取之后，将具有优化性特点、训练良好的分类模型录入其中，之后进行特征向量的分类处理，通过指令转化的方式完成操作，有效提取和明确平面图像的具体特征向量[2]。

1.2.2 构建平面图像的物理模型

上述的平面图像特征向量的计算和提取操作完成之后，建议设计和构建平面图像方面的物理模型，通过此类模型使得平面图像能够快速、有效进行动态化模型的适应，同时还能按照外界的环境特点、条件特点等，迅速做出一系列的反应，使平面模型具备良好的自我调节功能。与此同时，还可以使用分型技术措施按照实际情况构建相应的物理模型，将具有复杂性特点、不规则性特点的图像等有机整合，形成相似特征的集合，同时利用已经完成分类处理的图像，构建成为相应的物理模型，主要的流程见图3，可利用此类流程有效构建相应的物理模型、结束模型等，对虚拟现实技术所编写出来的程序脚本等进行有机整合处理、集合处理。

1.2.3 合理编写程序的脚本

以虚拟现实技术为基础部分，合理使用C#语言的形式进行脚本的编写，合理进行脚本编辑器的设定处理。为增强系统的应用效果和运行水平，本次研究主要使用MonoBehaviour的形式实现脚本编写的目的，在这个编辑器的内部设置很多函数接口，确保整体系统运行的效率效果，同时使用Update（）函数的形式进行程序编写和编辑处理。与此同时，在操作过程中设定New关键字的部分，减少计算机方面的资源占有数量，并且合理设置软件的触发功能，使软件中的功能代码能够结合实际情况完成自我调控和调节，便于按照操作流程和系统的运行特点等及时进行函数的处理，增强代码执行的性能[3]。

而将虚拟现实技术当作基础部分的平面交互系统设计期间，最为关键性的代码编写主要涉及以下几点：

pubic-class平面图像EventMANAG ER：MonoBehavi our{

pubic-delegate-void交互形式（bool-is-END）

public-static-event

///方法初始化

woid-Start（）{

//控制不为制

ifon平面交互END!=NU!

{on-Came-End（true）;

}

}

//调/调用更新

void-Update{}

}

}

按照此类代码的设定，可以确保整体系统的软件具有平面图像交互性处理的功能，同时利用计算机将代码传输到Kinect传感器之内，通过现代化的传感器设备对整体系统的硬件进行全面控制，确保能够达到平面交互处理的目的。与此同时，此次系统设计过程中主要根据硬件部分的情况对软件进行设计和优化，全面实现了以虚拟现实技术为基础部分的平面图像交互系统运行的目的。

2 结果与分析

2.1 系统应用测试

为确保此次设计的系统具备一定的科学性和合理性，在完成软件和硬件设计之后进行系统的测试分析，对比传统系统和此次设计系统在应用过程中的图像识别度，准确分析和验证此次设计系统的优势和应用效果。

2.1.1 测试前准备

由于此次设计的系统是基于虚拟现实技术而提出，因此在测试的过程中应设定适合采用虚拟现实技术的测试环境，见表1，应确保测试环境数据信息的有效设定。

表1 系统测试环境的数据值

在明确测试环境的各类数据值之后，构建相应的测试环境，进行图像的识别，开展对比实验分析活动，假设图4为系统测试的样本，对原始图像识别分析，对比不同系统在图像识别方面的结果。需要注意的是，在实际测试期间应该不将外界干扰因素或者是像素因素作为分析指标，只研究和对比图像识别的完整度。

2.1.2 测试后结果

经过此次的测试分析，图5是本次所设计系统的图像识别测试结果，图6是传统系统图像识别测试的结果。

2.2 系统分析

按照具体测试分析结果可以发现，原本系统在进行图像识别的过程中，存在模糊度过高，而此次所设计的系统在图像识别过程中没有发生模糊问题。与此同时，此次所设计的系统在应用过程中能够有效完成平面图像的交互性处理，重新进行图像建立，增强系统交互水平和性能。且原本系统在应用期间所识别图像的模糊度过高，难以进行图像重建处理，会对平面交互性能和效果造成非常不利的影响，因此可以确定此次所设计的系统在应用期间，平面图像交互性能比较良好，系统的应用具有一定的优越性，值得进行推广和普及。除此之外，在实际运行过程中能够有效进行混合虚拟现实平面图像的生成，按照具体的操作步骤，即可准确提取虚拟和现实平面图像的各类特征要素，进行相关平面图像的生成，基于整合虚拟和现实类型的平面图像元素，结合平面图像生成效果和交互性能。为提升整体系统的应用效果，建议对系统功能进一步优化和完善。

本次以虚拟现实技术应用为基础设计的平面图像交互系统具备一定的推广应用价值，不仅能够增强平面图像交互性能和效果，还能丰富交互的方式，是代替传统平面图像交互的首选。因此在完成系统设计之后应重点结合系统的特点和实际情况，合理进行系统的推广和运用，增强系统应用的效果和发展水平。

2.2.1 动作捕捉

以虚拟现实技术为基础所设计的平面图像交互系统，在实际运行的过程中可以进行动作捕捉的应用，通过系统全面捕捉平面图像的动作，捕捉特定场景中的平面图像，系统自动化进行图像的校准和分析，可确保图像捕捉的精确性、可靠性和合理性，有效预防出现平面图像捕捉的问题，增强图像的识别度和识别效果[4]。

2.2.2 触觉反馈

触觉反馈主要是按照按钮动作和震动动作等做出相应的反馈，通过虚拟现实手柄的操作，进行触觉的反馈，这样不仅能够进行高度特化和简化的平面图像交互，还能提升系统应用的广泛性，使得系统可以灵活应用在不同场景内。

2.2.3 生成混合虚拟现实画面

系统在运行的过程中通过对现实类型和虚拟类型平面图像的混合，获得相应的混合现实平面图像，达到良好的图像交互处理目的。

（1）整体系统在实际运行过程中，设置虚拟平面图像的显示设备，配置多个相互连接的单屏虚拟场景显示功能模块，各个功能模块对应生成多个子虚拟平面图像，多个子虚拟平面图像生成一个虚拟平面图像，相邻单屏虚拟场景现实单元相互之间的夹角控制在合理范围内。

（2）混合虚拟现实平面图像交互功能的应用，可以通过不同的引导介质进行处理，其中部分引导介质属于虚拟平面图像的部分特征，另外一部分的引导介质是现实平面图像的部分特征，两种引导介质相互结合之后形成虚拟平面图像的交互处理作用。在具体的平面图像交互处理过程中，不同引导介质相互配合之后，进行多个子虚拟平面图像和现实虚拟平面图像的融合，之后混合成为相应的虚拟现实平面图像[5]。

（3）系统实际运行和操作的过程中先进行草图的规划，利用虚拟平面图像显示的设备，进行虚拟平面图像和场景的设置，多次连接单屏虚拟场景显示的功能模块，分别对应子虚拟平面图像，之后多个子虚拟平面图像整合成为虚拟性的平面图像，包括所有虚拟平面图像的特征。然后在操作的过程中构建现实平面图像的场景，涉及所有现实平面图像特征。之后进行引导介质的制作，选择虚拟性的平面图像内部分特征当作是部分引导介质，然后选择现实平面图像特征当作另外一部分引导介质，虚拟类型和现实类型的引导介质相互混合，引出虚拟性和现实性的平面图像，混合成为虚拟现实的平面画面图像。在此过程中，前一部分引导介质是在虚拟性的场景之内，利用计算机软件进行自动化生成，而现实场景则是以人工搭建的措施完成。在混合虚拟现实平面图像生成的过程中，设定3个数量的虚拟场景显示功能模块，分别为第1个单屏幕、第2个单屏幕、第3个单屏幕的虚拟场景显示功能模块。其中第1个单屏幕虚拟现实显示功能模块，可以自动化生成第1个子虚拟平面图像，而第2个功能模块可以进行第2个子虚拟平面图像的显示，第3个功能模块可以生成第3个子虚拟平面图像，相邻两个功能模块设置成为钝角。且在系统实际设计的过程中，结合混合虚拟现实，平面图像的生成措施，通过前一部分引导介质，分别提取不同子虚拟功能模块的平面图像特征，并且利用后一部分的引导介质构建现实平面图像的特征，增强虚拟现实平面图像的生成效果和精确性[6]。

3 结语

综上所述，虚拟现实技术是我国较为先进的高科技产业，目前已经应用在各个行业，不同行业在使用虚拟现实技术的过程中，都能感受到技术拥有一定的平面交互优越性特点。本文所设计的虚拟现实技术应用下的平面图像交互系统，能够增强平面图像的识别精确度和准确性，有效预防出现图像识别过程中的模糊问题，同时，还能自动进行虚拟类型与现实类型图像特征元素的提取，自动进行混合虚拟现实平面图像的生成。