基于体感人机交互方法的心理宣泄系统设计

摘要

击打宣泄是心理宣泄疗法的主要手段,有助于排解不良情绪和舒缓心理压力。然而,心理宣泄室中的实物击打宣泄系统具有宣泄场景和击打对象单一以及实物易遭损坏等缺点,严重影响了实物击打宣泄的治疗效果。针对这一问题,本文基于体感人机交互方法和虚拟现实,设计并实现了虚拟的心理宣泄系统。系统利用体感传感器获取人体关节点坐标,控制虚拟拳头击打虚拟击打对象,模拟真实击打宣泄过程,实现了心理宣泄治疗,解决了目前实物击打宣泄中存在的问题;此外,采用MySQL数据库建立了宣泄者档案管理系统,便于宣泄治疗过程中数据的统计和分析。
　　本文设计的虚拟宣泄系统主要包含三个子系统:运动追踪子系统、虚拟交互子系统和档案管理子系统。在运动追踪子系统中,通过Kinect体感传感器的骨骼追踪功能获取骨骼关节点坐标,将其坐标转换后与虚拟拳头绑定,并设计虚拟拳头姿态跟随算法,实现人手的位置跟随和旋转跟随,从而控制虚拟拳头完成击打动作。宣泄过程中,设定击打目标区域,通过目标命中判定算法判断虚拟出拳是否命中目标。利用冲量定理设计击打力计算模型,计算命中目标时的拳速和击打力。根据拳速和击打力设定了击打对象响应算法,控制击打对象的响应动作,实现了真实效果的虚拟。在虚拟交互子系统中,利用3DS Max三维图形绘制软件进行虚拟拳头、击打对象的模型建模和纹理渲染,通过Direct3D图形绘制编程接口加载三维模型,并进行宣泄场景和交互界面的创建和渲染,搭建了虚拟宣泄平台。在该平台上,通过体感操控完成系统界面切换和相应功能设置。此外,本文还设计了档案管理子系统,记录宣泄者相关信息,便于心理医生统计和分析治疗数据、提出合理的治疗方案。大量的测试验证和分析表明,此系统能够实现心理宣泄的功能,且提高了宣泄效果。

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1 绪论

1.1课题研究的背景

1.2课题研究的目的和意义

1.3 课题研究的主要内容

2 虚拟宣泄系统的功能和方案设计

2.1虚拟宣泄系统的功能

2.2 虚拟宣泄系统的方案设计

2.3 本章小结

3 运动追踪子系统设计

3.1 人体骨骼图像的获取和处理

3.2虚拟拳头姿态跟随算法

3.3 目标命中判定算法

3.4 击打力计算算法

3.5 本章小结

4 虚拟交互子系统设计

4.1 Direct3D的初始化

4.2 三维模型的创建和渲染

4.3 宣泄场景的加载

4.4 背景音乐的加载

4.5 击打对象响应

4.6 交互界面设计

4.7 本章小结

5 档案管理子系统设计

6 宣泄功能测试

总结

参考文献

在学研究成果

致谢