一種手勢控制民機客艙座椅調(diào)整的體驗式設計方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明為一種手勢控制民機客艙座椅調(diào)整的體驗式設計方法，解決民機客艙座椅 布局布置設計過程中無法直觀體驗設計效果等問題，屬于虛擬仿真領域。
【背景技術】
[0002] 民用飛機的客艙布置是民用飛機設計中的重要一步?？团摰牟贾眯枰獫M足飛機的 使用性、舒適性、安全性、維護性、經(jīng)濟性的要求。隨著大型客機的不斷發(fā)展，客艙的使用面 積增大，乘客的多元化需求增多，使客艙布局布置有了更高的個性化需求?？团摬季植贾靡?經(jīng)不再是簡單的用座椅塞滿客艙，而是更注重乘客的體驗。為了更好的乘客體驗，提高航 空公司競爭力，航空公司需要提供寬敞的座位間隔和過道、高度合適的行李架、具有美感的 艙內(nèi)裝飾風格、具有個性的乘客活動空間等。然而傳統(tǒng)的民機客艙布局布置設計是通過二 維平面圖或者三維建模軟件進行設計，都難以使設計人員對設計方案有身臨其境的直觀感 受，使得設計方案在完成實物樣機后還需要反復修改，增加了設計成本。
[0003] 另一方面，虛擬現(xiàn)實技術的快速發(fā)展，使得在計算機中創(chuàng)建一個虛擬場景，并讓人 感覺置身其中已成為可能。虛擬現(xiàn)實技術以計算機圖形顯示技術為核心，借助計算機生成 一種可以體驗和交互，包括全體虛擬環(huán)境和給定仿真對象的虛擬世界。虛擬現(xiàn)實技術的突 出特點是可以實現(xiàn)人機動態(tài)交互，利用虛擬現(xiàn)實技術的交互性，可以實現(xiàn)把人對實驗所帶 來的變化作為一個重點因素加以考慮，使其充分作用于實驗結果。
[0004] 因此，采用虛擬現(xiàn)實技術并結合動作捕捉設備進行民機客艙的布局布置設計，將 給民機的設計方式帶來極大的創(chuàng)新，使設計人員在設計的同時就能夠?qū)υO計方案進行評 估，提高設計效率，減少后期由于設計方案不合理而造成的設計更改。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明利用動作捕捉設備及數(shù)據(jù)傳輸接口，通過基于人體手勢的識別和交互方 法，開發(fā)設計手勢交互系統(tǒng)，提供了一種在沉浸式立體顯示環(huán)境下，通過手勢控制民機客艙 座椅調(diào)整的體驗式人機交互設計方法。
[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種在沉浸式立體顯示環(huán)境下，通過手勢控制民機客艙座 椅調(diào)整的體驗式人機交互設計方法，應用該方法，在民用客機和公務機客艙布置設計階段， 設計人員能夠在調(diào)整座椅排布以后直觀的體驗到設計效果，從而對設計方案進行評估，達 到提尚設計效率的目的。
[0007] 本發(fā)明是一種通過手勢控制民機客艙座椅調(diào)整的體驗式人機交互設計方法，其主 要內(nèi)容是：設計者穿戴動作捕捉數(shù)據(jù)衣設備，在沉浸式立體顯示環(huán)境中通過手勢交互控制 系統(tǒng)控制相關參數(shù)及命令輸入，動作捕捉系統(tǒng)進行手勢動作捕捉，解析手勢動作并參數(shù)化， 然后立體顯示系統(tǒng)接收參數(shù)并生成民機客艙沉浸式虛擬仿真環(huán)境，設計者在民機客艙沉浸 式虛擬仿真環(huán)境中體驗設計效果，并判斷設計效果是否達到預期，最后保存設計方案。
[0008] 本發(fā)明是一種通過手勢控制民機客艙座椅調(diào)整的體驗式人機交互設計方法，該方 法的具體步驟如下：
[0009] 步驟1 :設計者穿戴動作捕捉數(shù)據(jù)衣設備；
[0010] 步驟2 :通過手勢交互控制系統(tǒng)控制相關參數(shù)的輸入、選擇和調(diào)整；
[0011] 步驟3 :動作捕捉系統(tǒng)進行手勢動作捕捉，解析手勢動作并參數(shù)化；
[0012] 步驟4 :立體顯示系統(tǒng)接收參數(shù)并生成民機客艙沉浸式虛擬仿真環(huán)境；
[0013] 步驟5 :設計者在民機客艙沉浸式虛擬仿真環(huán)境中體驗設計效果；
[0014] 步驟6 :設計者判斷設計效果是否達到預期目標，如果滿足，進入步驟7 ;如果不滿 足，重復步驟2、3、4、5 ;
[0015] 步驟7:保存設計方案。
[0016] 本發(fā)明中涉及到的系統(tǒng)介紹：
[0017] 動作捕捉系統(tǒng)采用A. R. T. (Advanced Real-time Tracking)光學式動作捕捉設 備，主要由追蹤攝像機、追蹤軟件和交互設備組成，能實時錄制操作人員的工作姿勢，自動 控制身體平衡，具有高精度實時跟蹤，校準靈活和強抗干擾等優(yōu)點。
[0018] 立體顯示系統(tǒng)由洞穴式多屏幕立體顯示環(huán)境構成，主要包括專業(yè)虛擬現(xiàn)實工作 站、多通道立體投影系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實多通道立體投影軟件系統(tǒng)、房間式立體成像系統(tǒng)4部 分。
【附圖說明】
[0019] 圖1是通過手勢控制民機客艙座椅調(diào)整的體驗式人機交互設計方法流程圖； [0020] 圖2是菜單的選擇輸入方式說明示意圖；
[0021] 圖3是輸入量的選擇輸入方式說明示意圖；
[0022] 圖4是視角控制的選擇輸入方式說明示意圖；
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖和實施實例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實 施實例用于說明本發(fā)明，但不是限制本發(fā)明的范圍。
[0024] 如圖1所示，本發(fā)明所述的手勢控制民機客艙座椅調(diào)整的體驗式設計方法，包括：
[0025] 步驟1 :設計者穿戴動作捕捉數(shù)據(jù)衣設備；動作捕捉數(shù)據(jù)衣設備采用光學式運動 捕捉方式，通過對目標上特定光點的監(jiān)視和跟蹤來完成運動捕捉的任務。設計者需要穿戴 的動作捕捉數(shù)據(jù)衣設備主要有帶空間定位標記點的3D眼鏡和數(shù)據(jù)手套。
[0026] 步驟2 :通過手勢交互控制系統(tǒng)控制相關參數(shù)的輸入、選擇和調(diào)整；
[0027] 通過手勢交互控制進行輸入的形式主要有四種：
[0028] 1.菜單的選擇。如圖2所示，在人體右臂曲臂處于胸前時，顯示菜單，菜單為環(huán)形， 根據(jù)右小臂與水平面的角度選擇對應的菜單選項。環(huán)形菜單相比較平鋪圖標界面能夠更有 效率的選擇對象，同比避免了類似桌面操作方式中的鼠標指針，更為人性化。當手臂旋轉(zhuǎn)到 某個角度是，菜單也顯示對應角度的某個選項。由于使用了數(shù)據(jù)手套，能夠識別手部動作， 當右手握拳時表示確認該選擇。
[0029] 2.輸入量的選擇。當使用者需要輸入一些數(shù)值進行設置時，在桌面操作一般使用 鍵盤進行輸入。在已知輸入量范圍內(nèi)的情況下，通常也應用滑塊控件，用鼠標進行輸入量的 輸入。本發(fā)明采用自然交互方式，沒有鍵盤輸入，根據(jù)捕捉到的雙手之間的距離大小的相對 值，確定輸入值在設定范圍內(nèi)的區(qū)間。例如需要輸入1-100之間的一個數(shù)，當雙手靠近時， 輸入值越接近1，當雙手遠離時，輸入值越接近100。同樣是雙手握拳為確認輸入，如同點擊 鼠標確認。當輸入量范圍和雙手距離尺寸很接近時（比如排距），也可以采取捕捉雙手間實 際距離作為輸入量，這樣不僅直觀方便輸入，同時也能讓使用者切身感受到設計參數(shù)在實 際中的大小，有利于設計，如圖3所示。
[0030] 3.視角控制的選擇。本發(fā)明設計了手勢控制視角的移動和旋轉(zhuǎn)，如圖4所示。視 角移動的方法為：當右手平直前伸時，視角向前移動，當右手向后伸時，視角向后移動，當右 手向右平舉時，視角向右移動，當右手向左平舉時，視角向左移動；旋轉(zhuǎn)視角的方法為：右 手上臂保持在體側(cè)位置，右小臂朝向正前方，此時系統(tǒng)將識別該動作，當保持1秒后，進入 旋轉(zhuǎn)視角狀態(tài)，此時分別向上向下向左向右移動手臂，視角將隨之旋轉(zhuǎn)。
[0031] 4.特定手勢響應。當使用者做出預先設定好的手勢動作時，程序?qū)@個手勢動 作做出響應，例如視角恢復為默認位置、改變環(huán)境燈光等。這些改變選項不便于加入到基本 菜單中，所以通過設定特定手勢的輸入，來起到改變選項的作用。例如當向上揮動右臂時， 客艙改變燈光模式，而當手臂