Přesné sledování ruky pomocí více optických senzorů

Abstract

Virtuální realita je jedním z nejrychleji rostoucích oborů v oblasti technologií. Vizuální kvalita, zorné pole, time-warping, to všechno se každým dnem zlepšuje. Existuje však také jeden další důležitý aspekt virtuální reality, o kterém se tak často nemluví, a přesto by se mělo -- uživatelské rozhraní. Po několika desetiletích, co jsme závislí pouze na myši a klávesnici -- zařízeních, která dlouhou dobu jako ovladače pro počítače převládala --, můžeme konečně využít další způsoby, jak svoje cíle do počítače převést. K ovládání virtuálního prostředí můžeme dokonce použít jiné části těla než ruce -- například můžeme interagovat s prostředím pomocí pohybu očí nebo prostě po virtuálním světě chodit, jako bychom byli na procházce v lese. Tato odborná studie se zabývá ovladači pro virtuální realitu, které jsou založeny na sledování pohybu rukou. Cílem je vytvořit intuitivní ovladač s využitím optických senzorů, aby uživatel nemusel držet nebo mít na sobě přidělané žádné zařízení pro interakci s~virtuálním světem. Navrhli jsme a implementovali sadu algoritmů pro fúzi trackovacích dat z více optických senzorů pro sledování ruky, čímž jsme docílili větší přesnosti a nových možností trackování, než by dokázal jeden optický senzor. Náš přístup jsme otestovali jak z hlediska přesnosti a rychlosti algoritmů, tak jeho použitelnosti v reálných scénářích. Ve všech testech náš přístup předčil současné nejmodernější přístupy.

Virtual reality is one of the fastest-growing fields in today's technology. The visual quality, the field of view, the time-warping, it all gets better and better every day. However, there is also one other important aspect of virtual reality that is not talked about that often, and yet it should – user interface. After several decades of being dependent only on a mouse and keyboard – devices which prevailed as controllers for personal computers – we finally can use other methods of input. To control the virtual environment, we can even use other parts of our body than hands – for example, utilize eyesight for eye-tracking or let our own feet carry us around the virtual world. This dissertation thesis deals with hand-tracking controllers for virtual reality. The goal is to create an intuitive controller with the use of optical sensors so the user does not have to hold or wear any device to interact with the virtual world. We proposed and implemented a set of algorithms to fuse the tracking data from multiple optical hand-tracking sensors that provide greater precision and tracking possibilities than a single optical sensor ever could. We tested our approach both in terms of precision and speed of algorithms and its usability in real-life scenarios. In all the tests, our approach outperformed the current state-of-the-art.