面向文化计算的传统文化数字化展示系统研发与实现

作     者：邓恋 

作者单位：北京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵海英

授予年度：2021年

学科分类：05[文学] 081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0503[文学-新闻传播学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：文化计算 数字化展示 人机交互 交互投影 虚拟现实 

摘      要：随着人们对传统文化的重视,文化计算已成为目前的研究热点,选择合适的展示手段将这些文化数据以更直观的方式呈现在大众眼前是文化计算的最后一环,也是不可或缺的一环。随着新兴技术的更替交叠,人们的视觉欲望不断增加,个性化、沉浸式体验等需求纷至沓来。传统文化展示方式正面临新的挑战,采用数字化展示方式进行文化展示成为当务之急。本文对数字展示技术展开研究探究其在传统文化数字化展示中的设计原则与方法,结合文化计算设计与实现面向文化计算的典型传统文化数字化展示系统,有效保护与传承我国传统文化。本文主要工作与创新点如下:(1)基于Kinect的传统文化数字化展示技术研究。针对当前传统文化数字化展示交互性缺乏及人机交互领域动作识别种类丰富性不足的问题,本文利用Kinect捕捉人体运动数据,基于人体关节点的角度及位置特征,定义与实现多种交互动作算法,并将其运用到陶艺文化数字化展示中。从而扩充Kinect人机交互动作,并为大众提供具有交互体验式的陶艺文化数字化展示。(2)提出一种融合数字投影和Kinect的交互投影技术。针对已有数字投影交互性缺乏的问题,本文提出一种融合数字投影和Kinect的交互投影技术。首先利用投影仪向投影表面投射特征图像。然后,使用摄像机拍摄投影画面,根据特征图像上的特征点,采用基于单应性矩阵的几何校正算法校正投影畸变图像。接着,使用边缘融合算法,对重叠投影图像进行亮度衰减,得到无畸变的完整平滑投影画面。最后,结合Kinect人机交互技术,实现投影画面与用户的交互,并将其运用到陶瓷文化数字化展示中,实现具有交互的陶瓷投影展示。(3)基于HTCVIVE的传统文化数字化展示技术研究。针对当前传统文化数字化展示沉浸性弱的问题,本文对HTCVIVE数字化展示技术进行研究,探索其技术路线。以地毯文化为研究对象,利用3DMax建模工具构建虚拟模型,并将其导入到Unity3D引擎中搭建完整的虚拟场景。然后,使用AABB包围盒碰撞检测算法为文化场景中的虚拟模型添加AABB包围盒,模拟静态物体和动态物体间的碰撞。最后,对HTCVIVE交互手柄进行研究,实现具有沉浸性的虚拟文化场景交互。(4)面向文化计算的典型传统文化数字化展示系统研发与实现。面向用户及系统业务需求,集成三种数字展示技术,以多种文化资源库中经过数字化采集、存储或处理的文化内容作为数据源,设计并实现了面向文化计算的典型传统文化数字化展示系统。