تجسم سه بعدی عنوان پستی است که قرار است با شما به اشتراک بگذاریم. امیدواریم که این پست جذاب مورد پسند شما قرار بگیرد. این پست توسط ونوس نصیرفام تهیه و تقدیم می گردد.
مقدمه
مدل‌های سه‌بعدی بازسازی اشیاء دنیای واقعی که دارای جزئیات فوتورئالیستی هستندبه وجود آمد. این جزئیات واقع بینانه در تجسم باید توسط یک تجسم محیطی،که قادر به نمایش شرایط واقعی است پشتیبانی شود. با این حال، اطلاعات نور محیطی روی شی۳بعدی بازسازی شده بود در روند بازسازی گم شده است. به این دلیل نور به دست آمده از اسکن اشیاء دنیای واقعی برای بازسازی می توانند دقت نتایج بازسازی شده را کاهش دهند. عدم دقت به دلیل تغییر در نور منعکس شده از جسم گرفته شده ایجاد می شود که باعث بازسازی بافت جسم دشوار شود. در تجسم جسم اسکن شده، نوری که روی آن ظاهر می شود شی به طور مجازی از طریق ردیابی پرتو اصلاح می شود. ما نشان خواهیم داد که این برنامه می تواند بعداً به یک تجسم سه بعدی تبدیل شده و راه حلی برای بازسازی مدل های اشیاء دنیای واقعی تبدیل شود.
معرفی
جامعه تحقیقاتی تجسم مدت‌هاست که اهمیت تحقیقات رابط کاربری و نقش ویژه‌ای را که تکنیک‌های تعاملی می‌توانند در فرآیندهای تجسم داده ایفا کنند، تشخیص داده‌اند. با این حال، مطالعه بیشتری در مورد تعامل مورد نیاز است. علاقه خاص ما به این نظرسنجی داده های سه بعدی فضایی است. vis-centric در حالی که ازآنجایی که بسیاری از مجموعه داده های مهم به طورذاتی تأثیر در ساختار سه بعدی مثبت داده های به دست آمده از شبیه سازی ها و همچنین داده های مکانی، داده های پزشکی یا داده های بیولوژیکی دارند. بر خلاف تعامل سه بعدی تجسم کلی، تجسم مجموعه داده های سه بعدی فضایی به ویژه چالش برانگیز است مجموعه داده های سه بعدی بر ایجاد کمتر تمرکز دارد تا بر حس سازی. درک مجموعه داده های سه بعدی نیاز به توانایی دستکاری داده ها یا نماها، انتخاب در مناطق خاص سه بعدی مورد علاقه، و قرار دادن و دستکاری ویجت های تجسم برای درک بهتر ساختار ذاتی مجموعه داده یا برخی از ویژگی های داخلی آن دارد. در حالی که تعامل سه بعدی برخی از این تکنیک‌ها چالش‌ها را در اشیاء از پیش تعریف‌شده برطرف می‌کنند، تکنیک های تجسم سه بعدی باید کاربران را قادر به دستیابی به تمام عملیات در ساختارهای غیر از پیش تعریف شده کند.علاوه بر این، تعامل سه بعدی مانند دستکاری، انتخاب و حاشیه نویسی، چالش برانگیز هنگامی بیشتر می شود، برای ویژگی ها یا ساختارهای پیچیده سه بعدی اعمال می شود مجموعه داده های VIS به ویژه زمانی که تعامل دقیق تری مورد نیاز است. به عنوان مثال، انتخاب رشته های عصبی زمانی دشوارتر می شود که بسیار نازک تر و متراکم تر از اشیایی باشند که برای توسعه تکنیک های انتخاب سه بعدی عمومی استفاده شوند. به طور مشابه، حاشیه نویسی زمانی چالش برانگیزتر است که آن حاشیه نویسی ها نیاز به پیوند داشته باشند، دقیقاً در یک زمینه حجمی سه بعدی به جای اینکه فقط به عنوان یک صداگذار ضبط شود.
۲٫تعریف سیستم طبقه بندی
قبل از بررسی ادبیات تعامل فضایی، برای داشتن درک مشترک از هر دو وظیفه تعاملی، کاربران باید تجسم هایی (به عنوان مثال دستکاری مشاهده،کاربا ویجت ها، انتخاب داده ها) و تعامل اصلی پارادایم هایی (مثلاً لمسی، محسوس و فضا) که با تکنیک های تعامل فضایی داشته باشند مهم است.
۲٫۱٫ محور ۱: پارادایم های تعامل فضایی
محور اول پارادایم تعامل فضایی است. انواع پارادایم‌های تعامل فضایی برای دستکاری‌های سه بعدی و تکنیک‌های تعامل خاص تجسم مورد بررسی قرار گرفته‌اند. ما به طور خاص بر تعامل لمسی/حسی، تعامل ملموس،کنش متقابل ژستی میان هوا و تعامل ترکیبی، یعنی تعامل تکنیک‌هایی که چندین پارادایم تعامل را ترکیب می‌کنند، زیرا این پارادایم‌ها به راحتی توسط رابط فضایی فعلی سخت افزار پشتیبانی می‌شوند.
در حالی که ورودی صوتی را می توان با استفاده از صدا نیز در نظر گرفت، برای دستکاری مستقیم به طور کلی منع می شود و به ندرت به تنهایی استفاده می شود. در نتیجه، ورودی صوتی در دسته پارادایم های تعامل ترکیبی ما قرار می گیرد. با فراگیر شدن پذیرش تلفن‌های هوشمند مجهز به موبایل لمسی، سطح نمایش افقی که در یک میز ادغام شده بود نیز به زودی قابل لمس شد. اندکی پس از آن، میزهای رومیزی جایگزین های دسکتاپ شدند. مزایای تعامل لمسی نسبت به سایر اشکال تعامل برای انواع وظایف و پارامترها عمیقاً مورد مطالعه قرار گرفته اند. مطالعات، تعامل ماوس و لمسی را برای سرعت،میزان خطا، حداقل هدف اندازه و غیره مقایسه کرده اند.
۲٫۱٫۲٫ پارادایم۲: تعامل ملموس و لمسی
اولین نمونه ها و پلتفرم های اولیه برای تعامل در اوایل سال ۱۹۷۶ با اسلات ماشینی برای کمک به کودکان برای کشف زبان های برنامه نویسی ملموس بودند توسعه و مطالعه شد. در سال ۱۹۹۶، فیتزموریس مفهوم رابط های کاربری قابل درک را معرفی کرد. یک الگوی تعاملی که از اشیاء فیزیکی برای دستکاری همزمان همتایان دیجیتالی استفاده می کرد. در کار او، پایه‌های قابل درک با عملکردهای خاصی مرتبط بودند و به کاربران اجازه می‌دادند با هر دو دست به طور همزمان تعامل داشته باشند. این مفهوم تکامل یافته و گسترش یافته رابط های کاربر ملموس است. هدف رابط های کاربری ملموس استفاده از مهارت های طبیعی افراد برای دستکاری محیط فیزیکی اطراف است. ورودی ملموس به طور ذاتی شش DOF یکپارچه را در هر پایه ارائه می دهد. تعامل ملموس برای وظایف و اهداف تجسم امیدوارکننده است، به کاربران اجازه می دهد تا با حرکات ساده به سبک دنیای واقعی به دستکاری های سه بعدی پیچیده دست یابند. در نتیجه، تعامل ملموس نسبت به سایر تعاملات انعطاف پذیرتر تلقی می شود. ابزارهای ملموس ممکن است به شکل داده ها باشند و به عنوان هر دو نمایش فیزیکی داده ها و وسیله ای برای تعامل با داده ها یا آنها شکل فیزیکی ممکن است انتزاعی‌تر باشد عمل کنند ، زمینه لمسی غیرفعال یا پشتیبانی از رابط را، اما بدون بازخورد بصری زیادی از خود پایه فراهم می‌کند. دستگاه های لمسی دستکاری سه بعدی و بازخورد لمسی را در یک فضای تعامل محدود (به دلیل محدوده بازوهای رباتیک محدود،کابل ها و غیره) فعال می کنند. دستکاری‌ها با این دستگاه‌ها را می‌توان طوری برنامه‌ریزی کرد که مانند دنیای واقعی احساس واقعی کنند، یا می‌توان جلوه‌های «اضافی» با استفاده از ارتعاشات و نیروهای کنترل شده برنامه ای را اضافه کرد. این ویژگی برای تجسم مجموعه داده های سه بعدی استفاده شده است. یکی از مزایای احتمالی احساس داده ها از طریق این نیروهای خروجی، توانایی برای کاوش و درک مجموعه داده های ۳ بعدی متراکم که در آن انسداد یا به هم ریختگی مانع از نمایش شفاف فقط بصری می شود.
۲٫۱٫۳٫ پارادایم ۳: تعامل حرکتی در هوا
تعامل در ژست‌های میانی نهایی اغلب به مفهوم نمایش ایوان ساترلندرا معرفی کرد برمی‌گردد، اگرچه اجرای بتن اخیراً انجام شده، با اولین قدم برداشته شده توسط تجاری سازی کنترلرمی باشد.
مانند کنش متقابل ملموس، تعامل ژست‌های میانی هوا از اعمال فیزیکی تقلید می‌کندکه ما در دنیای واقعی می سازیم و بنابراین، به عنوان یک رویکرد امیدوارکننده برای دستکاری سه بعدی، از جمله به منظور افزایش دقت مورد مطالعه قرار گرفته است. در حالی که امکان دستکاری و ردیابی اجسام محسوس در هوا وجود دارد، این تحقیق تفاوت های قابل توجهی را در این زمینه ژست های هوا که فقط با استفاده از دست ها انجام می شود نشان می دهد. بنابراین، این پارادایم به طور انحصاری بر ورودی های ساخته شده در هوا بدون نیاز به نگه داشتن تمرکز می کند. یک شی چنین حرکاتی را می توان از طریق فناوری های پوشیدنی ردیابی کرد. مانند دستکش یا به صورت نوری. ردیابی نوری گاهی اوقات مستلزم قراردادن نشانگرها روی بدنه است.
راه حل هایی برای ردیابی دقیق انگشتان به طور سنتی گریزان بوده یا دستگاه های گران قیمت،اما جدید، مانند مایکروسافت کینکت و لیپ موشن، اکنون از ردیابی دقیق دست و انگشت پشتیبانی می کند. در حالی که این ردیابی نوری غیرفعال به رهایی کاربران جهت نیاز به پوشیدن هر گونه نشانگر یا وسیله ای کمک می کند.
در زمینه پزشکی، نیاز به حفظ یک محیط استریل به طور طبیعی منجر به علاقه به تعامل بدون لمس می شود.
۲٫۱٫۴٫ پارادایم۴: تعامل ترکیبی
با درک مزایای متمایز پارادایم ها و دستگاه های مختلف، محققان همچنین به دنبال ترکیب تعاملات چندگانه پارادایم ها با هم هستند. تکنیک های تعاملی که ترکیبی از لمس جنبه‌های محسوس ویا هوا در ادبیات تحقیق در دهه۱۹۹۰ و دهه۲۰۰۰ ظاهر می‌شود و به نظر می رسد اخیراً در فرکانس افزایش یافته است.
برهمکنش لمسی حاصل می شود پارادایم ها را می توان برای پشتیبانی از وظایف استفاده کرد از وظایف تجسم انتزاعی تا دستگاه های سه بعدی ، و ترکیب‌های پارادایم‌ها متنوع هستند: فشار و تعامل لمسی(به عنوان مثال)، تعامل لمسی و ملموس (به فشار و تعامل ملموس، تعامل حرکتی و تعامل لمسی در هوا (به عنوان تعامل ژست‌های میانی با تعامل ملموس(به عنوان مثال) یا تعامل صوتی با دیگران. با این حال، بررسی ما را به پارادایم های ترکیبی محدود می کند که به طور خاص مشکلات و وظایف تجسم سه بعدی را حل کند.
۲٫۲٫ محور ۲: وظایف تعاملی برای تجسم سه بعدی
محور دوم وظایف تجسم سه بعدی را که کاربران باید انجام دهند با استفاده از پارادایم های تعاملی مختلف شناسایی شده در محور طبقه بندی می کند. طبقه بندی وظایف رسمی قبلاً در هر دو جامعه تحقیقاتی تجسم و رابط کاربری سه بعدی توسعه یافته است. بر این اساس، ما طبقه‌بندی جنبه‌هایی را از هر دو حوزه کار مرتبط ترکیب می‌کند. اکثر این طبقه بندی های کار تجسم عمومی هستند به این معنا که آنها می توانند برای هر نوع تجسم، از جمله تمرکز ما بر روی تجسم سه بعدی، اعمال شوند. به همین ترتیب، طبقه بندی هایی نیز برای درک تعامل سه بعدی وجود دارد. لاویولا و همکاران دسته های اصلی وظایف رابط کاربری سه بعدی را به عنوان انتخاب ، دستکاری، ناوبری و کنترل سیستم شناسایی کردند. این دسته ها به طور مشابه عمومی هستند و می توانند برای هر رابط کاربری سه بعدی اعمال شوند. از این رو همچنین شامل تمرکز این نظرسنجی بر روی تجسم های تعاملی است.
۲٫۲٫۱٫ گروه کاری ۱: نمای حجمی و دستکاری شی از جمله برش دادن
کارهای دستکاری نمای حجمی و برش اساسی برای تجسم مؤثر داده های سه بعدی فضایی هستند ، زیرا به ندرت می توان یک دیدگاه واحد پیدا کرد که در آن تمام جنبه های مهم داده ها ممکن است تجزیه و تحلیل شوند. این مسئله اغلب از طریق تعامل برای تنظیم دیدگاه رندر(ها) یا دستکاری برش هواپیما در داده ها مورد بررسی قرارمی گیرد. به عنوان یک دسته، نمای حجمی و شی دستکاری مربوط به ناوبری فضای داده/نمای سه بعدی است و ناوبری زمانی در طبقه بندی کیف و ایزنبرگ و ارتباط نزدیکی با وظایف کلی تر VIS مربوط به کاوش و بازیابی شکل دارد. نزدیکترین پیوند در وظایف سه بعدی استخراج شده از لاویولا و همکاران، دستکاری و ناوبری است. دستکاری‌های سه‌بعدی اغلب در تعامل با کامپیوتر بشر مورد مطالعه قرار می‌گیرند تا به کاربران امکان ترجمه اشیا، چرخش حول سه محور و انجام مقیاس‌بندی یکنواخت (یا غیر یکنواخت) را بدهد. با توجه به اینکه هر دستکاری یک محور به ۱درجه آزادی نیاز دارد ، این به معنای ارائه حداقل ۷ درجه آزادی (DOF) و احتمالاً تا ۹ است. با این حال، نمایش حجمی و دستکاری شی فراتر از آن است دستکاری های سه بعدی «ساده» و چالش های خاصی را ایجاد می کند که معمولاً رابطه های موجود در فضایی عمومی برای ناوبری (به عنوان مثال تکنیک های راه رفتن تغییر مسیر داده شده، WIM ها، پرواز مبتنی بر عصا) چنین نیستند.
این رویکردها را می توان به تکنیک هایی مانند لایه برداری مرتبط کرد که می تواند برای برنامه ریزی جراحی مفید باشد.
۲٫۲٫۲٫ وظیفه گروه ۲: تعریف، قرار دادن و دستکاری ویجت های تجسم
داده های سه بعدی فضایی ممکن است به سادگی با مشاهده، تعامل با فیلترها تجزیه وتحلیل شوند، کاوشگرها و سایر ویجت های تجسم مورد نیاز داده ها را عمیق ترکاوش وبازجویی کنند. ویجت های تجسم ابزارهای مجازی هستندکه توسط کاربران به همان شیوه قابل دستکاری هستند مانند هر ویجت رابط کاربری دو بعدی یا سه بعدی سنتی، اما هدف اصلی آنها نمایش داده ها است. هواپیمای برشی که کاربران می توانند آن را بگیرند و دستکاری نسبت به داده های حجمی نمونه ای است که به خوبی در این دسته قرار می گیرد. به عنوان یک دسته، تعریف، قرار دادن و دستکاری ویجت های تجسم مربوط به موقعیت یابی/دستکاری داده ها است. اشیاء یا کاوشگرهای اکتشافی مانند هسته های حفاری (۲DOF) و مشخص کردن دستکاری نقاط سه بعدی و سایر موارد اولیه برای بذر، چیدن یا برنامه ریزی در مسیر طبقه بندی Keefe و Isenberg.
ویجت های تجسم به طور گسترده در تجسم جریان سه بعدی استفاده می شود. به عنوان مثال، آیرودینامیست هایی که جریان سیالات را مطالعه می کنند ممکن است یک دوره تجسم با دستکاری صفحات برش برای درک ساختار داخلی داده های تجسم شده شروع کنند. سپس، آنها اغلب باید با قرار دادن و دستکاری ویجت‌ها (مثلاً ساطع کننده‌های ذرات، ساده کردن رنگ ها) برای کاوش و درک بیشتر داده ها یا ایجاد تصاویر مفید برای انتقال یافته های خوداستفاده کنند. بسیاری از ویجت‌های تجسم جریان بر ردیابی ذرات و دانه‌بندی مناسب ذرات متکی هستند.ذرات بی وزن در یک میدان برداری قرار می گیرند و سپس با جریان همراه می باشند.
۲٫۲٫۳٫ وظیفه گروه۳: انتخاب داده های سه بعدی و حاشیه نویسی
انتخاب اولین گام برای دسترسی به اطلاعات عمیق تر در مورد برخی از زیرمجموعه‌ها یا ویژگی‌های داده‌های فضایی سه‌بعدی،حاشیه‌نویسی این داده‌ها شامل بینش یا سؤالات، و بسیاری از عملیات‌های دیگر که برای تجزیه و تحلیل داده‌های تعاملی حیاتی هستند. بسته به انتخاب داده‌های درگیر، می‌تواند اشکال مختلفی داشته باشد. داده های متراکم با ویژگی های کوچک موارد مورد علاقه و/یا ویژگی هایی که به خوبی تعریف نشده اند، اغلب باعث وظیفه یک چالش مهم این امر می شوند. انتخاب نقشه های ۳بعدی به بیشتر وظایف کلی VIS انتزاعی / دقیق و فیلترمی پردازد. انتخاب مناطق خاص مورد علاقه برای آشکارسازی ضروری الگوها، ویژگی ها یا ساختارهای داخلی جالب در داده های سه بعدی است. بنابراین، انتخاب یک وظیفه حیاتی برای پشتیبانی از آمارگیری داده ها است. مناطق دو بعدی معمولاً با استفاده از انتخاب تعریف می شوند. نقاشی یا طناب اغلب با ماوس/قلم یا روی صفحه لمسی انجام می شود هر دو روش۲ DOFمورد نیاز را فراهم می کنند. بسیاری از تکنیک های عمومی انتخاب شی سه بعدی در محیط های مجازی بر سه بعدی پرتو تکیه دارند، پرتویی که از دست کاربر ریخته می شود، اولین شیئی که برخورد می کند انتخاب می کند. تعدادی از تغییرات در ریخته گری پرتویی و احتمالاً پرکاربردترین روش انتخاب سه بعدی است. یکی از محدودیت‌های اصلی انتخاب‌های مبتنی بر پرتو، البته دشواری انتخاب اجسام کوچک ویا دور است،که اغلب با لرزش دست پیچیده می شود. متأسفانه، بسیاری از این تکنیک های کلاسیک با انتخاب سه بعدی انجام می شود مستقیماً به تجسم فضایی سه بعدی ترجمه نمی شود. سطح دقت مورد نیاز برای انتخاب های سه بعدی مفید برای کارهای تجزیه و تحلیل علمی یا پزشکی یکی از عوامل است. عامل دیگر این است که داده های مکانی اغلب حجمی ، بدون اشیاء یا ساختار به وضوح تعریف شده یا مجزا هستند. این کار استفاده از تکنیک های انتخاب شی سه بعدی را دشوار می کند که معمولاً به تست های تقاطع سه بعدی متکی هستند.
۳٫ بررسی وضعیت هنر
اکنون که پارادایم‌های اصلی تعامل فضایی (محور۱) و وظایف تجسم (محور۲) ، این بخش یک بررسی از وضعیت هنر تعامل فضایی برای تجسم سازمان یافته بر اساس این دو محور تعریف شده‌اند.برای یافتن مقالات مرتبط، ما به دنبال یک رویکرد نیمه سیستماتیک هستیم. ما از Google Scholar برای یافتن مقالات خاص استفاده کردیم. کلمات کلیدی (مانند «تجسم سه بعدی»، «تعامل فضایی»، «تعامل سه بعدی». هنگامی که مقاله مربوطه را پیدا کردیم، آن را دنبال کردیم دنباله نقل قول ها: ما به مراجع در آن مقاله خاص نگاه کردیم و مقالاتی که به آن مقاله خاص استناد می کنند. ما همچنین مقالاتی را که توسط بازبینان نسخه خطی پیشنهاد شده بود، اضافه کردیم. در نهایت، تمام مقالات را با استفاده از دو محور طبقه بندی کردیم.
۳٫۱٫ تجسم با تعامل لمسی و مبتنی بر قلم پارادایم ها
این گروه اول از تکنیک ها رویکردهایی که فضایی را ارائه می دهند ورودی را مستقیماً روی سطح صفحه نمایش، از طریق ورودی لمسی یا قلم را پوشش می دهد.
۳٫۱٫۱٫ کارهای نمایش حجمی و دستکاری اشیا با ورودی لمسی
دستکاری اشیاء سه بعدی روی صفحه های لمسی به طور کلی به طور گسترده مورد بررسی قرار گرفته است. محققان همچنین رابط های کاربری سه بعدی برای کنترل لمسی با استفاده از صفحات کروی یا مکعبی را بررسی کرده اند. با این حال، هیچ یک از این رویکردها به وظایفی که مختص تجسم داده های فضایی سه بعدی هستند، مانند راه هایی برای دیدن از طریق داده ها با صفحات برش، یا دستکاری های تراز محور. یکی از تصمیمات کلیدی طراحی در اجرا دستکاری های لمسی محتوای سه بعدی این است که آیا همه DOF ها را به طور همزمان یا برای جدا کردن آنها با استفاده از محدودیت ها یا روش دیگری کنترل کنیم. رایج‌ترین تکنیک های دستکاری سه بعدی لمسی از برنامه‌های غیربصری نیز برای تجسم داده‌ها استفاده شده‌اند. به عنوان مثال، یک تکنیک RST سه بعدی (یک انگشت برای چرخش x-/y، دو انگشت برای چرخش z، سوژه متحرک و زوم) برای تجسم داده های پزشکی اجرا شد. برای ارائه دستکاری های صفحه برش محدود به محور، آنها Pucks مبتنی بر رابط کاربری گرافیکی اضافه کردند. تخمین زده شد که تکنیک سه بعدی RSTبه طور گسترده برای دستکاری و تجسم داده های سه بعدی در نرم افزار دستگاه های تلفن همراه در سال ۲۰۱۶ پیاده سازی شده است. تکنیک‌های دستکاری سه‌بعدی لمسی نیز ابتدا، به‌ویژه برای رفع نیازهای تجسم‌سازی طراحی شده‌اند.
۳٫۱٫۲٫ کارهای ویجت تجسم با ورودی لمسی
برای مثال، با استفاده از ورودی لمسی و ویجت اختصاصی، تسهیل کاشت ذرات در انواع مختلف اعماق برای کشف جریانات اقیانوسی تنظیم آنها کاملاً منحصر به فرد است. صفحه نمایش استریوسکوپی را ترکیب می کنند که داده های سه بعدی را نمایش می دهد با ورودی لمسی، تنظیمی که معمولاً مشکلاتی را ایجاد می کند. با این حال، در مورد خاص خود، فیزیکی را قرار می دهند سطح (نمایشگر استریوسکوپی) را با زاویه لمس کنید و داده ها را ارائه می دهد به طوری که در یک زاویه مشابه با سطح اقیانوس همزمان با سطح لمس فیزیکی نمایش داده می شود. محققان از ورودی لمسی برای کنترل ویجت های تجسم به طرق مختلف استفاده کرده اند و راه حل های خلاقانه ای را معرفی کرده اند. برای دستکاری زمینه های سه بعدی از طریق این نوع ورودی های دو بعدی و ارائه ویژگی ها پیاده سازی با استفاده از تکنیک های تک مکان نما غیرممکن است.
۳٫۱٫۳٫ وظایف انتخاب داده های سه بعدی و حاشیه نویسی با ورودی لمسی
علاوه بر مشاهده تغییرات و دستکاری اشیاء داده، یکی از بیشترین مواردوظایف اساسی در تجسم، انتخاب و گزینش داده است. در حالی که می توان آنها را با تکنیک های تثبیت شده به عنوان ریخته گری پرتو برای مجموعه داده هایی که از اشیاء صریح تشکیل شده اند، تکنیک های اضافی برای داده های پیوسته مانند حجمی مورد نیاز میدان های اسکالر، ابرهای ذرات یا میدان های جریان به دست آورد.
انتخاب ورودی لمسی تکنیک‌ها اغلب آینه‌ای تکنیک‌های انتخاب توسعه‌یافته برای روش‌های ورودی سنتی‌تر هستند اما محققان نشان دادند که سبک کنترل مستقیم‌تر اغلب با ورودی لمسی در مقایسه با ورودی ماوس، منجر به سود برای تجسم می‌شود.
۳٫۲٫ تجسم با پارادایم های ملموس و لمسی
این گروه دوم از تکنیک‌ها با ورودی‌هایی کار می‌کنند که بر حس‌های اضافی و/یا بازخورد مربوط به حس لمسی ما متکی است.
۳٫۲٫۱٫کارهای نمایش حجمی و دستکاری شی با ورودی ملموس
تعاملات از طریق ابزارهای ملموس، پراکسی ها و دستگاه ها جذاب هستند زیرا آنها تمایل دارند از روشی که ما کار کردن را تقلید کنند دنیای واقعی و فیزیکی یاد گرفته ایم. در نتیجه، بسیاری از رابط های تجسم ملموس، ردیابی و ورودی کامل ۶-DOF را ارائه می دهند.
یکی از اولین سیستم ها از هینکلی و همکاران بود. که وسایل غیرفعال را برای جراحان مغز و اعصاب طراحی کرد تا با استفاده از هواپیماهای برش، داده های خود را دستکاری و بازرسی کنند. به این ترتیب، غرفه ها می توانند به عنوان یک دنیای فیزیکی در مینیاتور عمل کنند هر گونه دستکاری وسایل موجود در فضای فیزیکی سه بعدی که در دنیای مجازی روی یک صفحه نمایش استریوسکوپی بزرگ تجسم می شود، بازتولید می شود. پایه‌ها برای نشان دادن هواپیماهای برش استفاده شدند و سه پایه جایگزین (یک تکیه‌گاه ۱ تکه، یک تکیه‌گاه ۲ تکه‌ای و یک خط کش) با هم مقایسه شدند.
۳٫۲٫۲٫ کارهای ویجت تجسم با ورودی ملموس
تعامل ملموس همچنین می تواند برای تعیین و دستکاری ویجت های تجسم بسیار مفید باشد، به عنوان مثال، کاوشگرهای مجازی، که اغلب با یک قلم دستی یا کنترلر کنترل می شوند. داده ها و نتایج بر روی یک صفحه نمایش استریوسکوپی بزرگ تجسم می شوند.
پیروی از یک استراتژی مشابه استفاده از یک محسوس پایه برای داده ها و یک پایه ملموس برای تعیین یک نقطه سه بعدی، از یک قلم برای تولید دانه های ذرات در داخل داده های حجمی استفاده می کند.
قلم و پایگاه داده arev به لطف نشانگرهای بصری و یک تبلت واضح ردیابی می شوند. برای ارائه واقعیت افزوده استفاده می شود. از آنجایی که داده ها با حجم فیزیکی نمایش داده می شوند، منشاء نقطه اولیه باید از آن جبران شود نوک قلم به گونه‌ای که می‌تواند در داخل ولوم قرار گیرد، اما کاربران همچنان از جنبه‌های ملموس آن بهره می‌برند و می‌توانند دکمه‌ای را روی قلم فشار دهند تا شروع به انتشار ذرات از نقطه مبدا کند. تعامل ملموس به طور معمول برای قرار دادن و دستکاری سه بعدی ویجت های تجسم مانند پروب های مجازی و لنزهای جادویی استفاده می شود. این تعاملات می توانند با موفقیت هدایت شوند ویا داده های اضافی را منتقل کنند هنگامی که آنها با هاپتیک فعال همراه شوند به کاربر باز می گردند.
۳٫۲٫۳٫ وظایف انتخاب داده های سه بعدی و حاشیه نویسی با ورودی ملموس
تعامل ملموس می تواند به ویژه برای مشکل انتخاب داده های سه بعدی در داده های حجمی مفید باشد.
در واقع، دستگاه های خاص می توانند مورد استفاده قرار گیرد و ردیابی شده تا به کاربران امکان ۳ بعدی را مرزهای زیر مجموعه ای از داده ها مشخص کنند. با بهره گیری از این تحقیق پروژه ها بر روی طراحی و آزمایش سخت افزار خاص یا این کار متمرکز شده اند.
برای تسهیل حاشیه نویسی داده های سه بعدی، از رابط های ملموس نیز به عنوان یادداشت ردیابی استفاده شده است. گرفتن دستگاه ها/صفحه نمایش ها برای تعیین ۳بعدی موقعیت اول و حاشیه نویسی ورودی.هدف این سیستم درگیر کردن هنرمندان و دیگر متخصصان تجسمی در کار طراحی موثرترین استفاده از رنگ، بافت، فرم و استعاره برای تجسم VRچند متغیره است.
۳٫۳٫ تجسم با پارادایم‌های تعامل حرکتی هوا
در ادامه، تکنیک‌هایی را مورد بحث قرار می‌دهیم که ورودی را در هوا می‌گیرند.
۳٫۳٫۱٫ کارهای نمایش حجمی و دستکاری اشیا با ورودی هوا
شبیه به تعامل ملموس، تعامل ژست‌های هوا با پتانسیل ایجاد دستکاری‌های سه بعدی طبیعی برای کاربران ایجاد می‌شود. اگرچه اینها احتمالاً کمتر شبیه دستکاری های دنیای واقعی هستند، زیرا کاربران واقعا نمی توانند شیئی را که دستکاری می کنند نگه دارند. یک کار پیشگام در تعامل حرکتی در هوا، میز کار پاسخگو است که در یک محیط VR رومیزی، تعامل حرکتی در هوا برای چرخش و ترجمه داده ها و برش هواپیماها، دستکاری های محدود شده با محور یا صفحه و مصنوعات خاص را مشخص کنند. حرکات دست با کمک دستکش های فرسوده تشخیص داده شد. مطالعه اول شامل یک کار تطبیق جهت گیری برای که تعامل حرکتی شواهد قوی برای عملکرد بهتر از ورودی ماوس نشان داد. مطالعه دوم بر تکنیک های برش متمرکز بود برای اینکه داده های آنها پشتیبانی می کند که کنترل ماوس دقیق تر اما کندتر از تعامل حرکتی در هوا بود.
۳٫۳٫۲٫ کارهای ویجت تجسم با ورودی هوا
نظرسنجی ما در مورد تعامل تعامل حرکتی میان هوا با ویجت‌های تجسم بسیار کمتر نشان داد. بسیاری از برنامه های کاربردی ژست هوا تعامل شامل مرور تصویر دو بعدی است. کاربران دارند برای نگه داشتن دست در خارج از فضای تعامل و استفاده از دیگری دست به نقطه در مکان های خاص دارند. سپس مکان ها ثبت می شوند، و فاصله اندازه گیری شده و به کاربران نشان داده می شود. در میان دستورات بسیار آنها پیشنهاد پشتیبانی با سیستم خود، ژست خاصی را بررسی کردند تا به کاربران اجازه دهد اطلاعات دقیقی از یک ۳ بعدی خاص به دست آورند. نقطه در فضا، از طریق یک هدست AR تجسم شده است. نقطه با استفاده از یک حرکت اشاره در موقعیت ۳ بعدی مورد نظر یک دستکش ردیابی نشان داده می شود.
۳٫۳٫۳٫ وظایف انتخاب داده های سه بعدی و حاشیه نویسی با ورودی هوا
انتخاب داده‌های سه بعدی نیز از طریق تعامل ژست‌های هوا مورد بررسی قرار گرفته است. با تمرکز اول بر انتخاب شی برای اهداف باستان شناسی، کاربران مجبور شدند برای انتخاب دستکش اشیاء باستان شناسی در یک محیط VR فرسوده بپوشند. به طور مشابه، تمرکز بر انتخاب اشیاء یا بخش های فرعی داده که به راحتی می توانند ایزوله شود، پیشنهاد شود، در یک محیط گنبدی، از حرکات فشاردر هوا برای ارائه مکانیسم انتخاب استفاده شود. بازخورد مستقیم به لطف سایه هایی که هستند ارائه می شود در حین انجام حرکت روی صفحه گنبدی ریخته شود. ژست‌های انگشتی با سایه‌ها به‌عنوان نشانه‌های عمق نیز در زمینه طراحی به کمک رایانه مورد بررسی قرار گرفته‌اند.
۳٫۴٫ تجسم با پارادایم های تعامل ترکیبی
در نهایت، ما تکنیک‌هایی را بررسی می‌کنیم که پارادایم‌های تعاملی که قبلاًذکر شد را ترکیب می‌کند.
۳٫۴٫۱٫کارهای نمایش حجمی و دستکاری شی با ورودی ترکیبی
برای داده های سه بعدی و دستکاری صفحه برش، چندین رویکرد متکی در ترکیبی از تعامل لمسی و محسوس هستند. در تلاش برای از مزایای دستکاری های دو بعدی دقیق همراه با دستکاری سریع سه بعدی، یک دستگاه سفارشی را روی رایانه لوحی برای استفاده در محیط VR8a طراحی کرد.
چرخش ها با حسگرهای داخلی ردیابی می شوند تبلت به دانشمندان دامنه اجازه می دهد تا برش های مختلف را تجسم کنند داده های موجود در رایانه لوحی، در حالی که تعامل لمسی به سادگی برای ارائه اطلاعات چرخش یا تغییر مجموعه داده ها و پارامترها (یک وظیفه کنترل سیستم) استفاده می شود. با فشار بیشتر این رویکرد، ورودی لمسی را برای دستکاری های سه بعدی یک تبلت، در زمینه یک صفحه نمایش استریوسکوپی عمودی اضافی بررسی کرد. آنها دستکاری های سه بعدی را از طریق ورودی لمسی با استفاده از تبلت ارائه می دهند، اما امکان چرخش را نیز اضافه می کنند. داده ها با چرخش مستقیم تبلت. بحثی را در مورد تضاد در درک بین دو صحنه و نحوه هماهنگ نگه داشتن هر دو نمایشگر پیشنهاد می کنند.
۳٫۴٫۲٫ کارهای ویجت تجسم با ورودی ترکیبی
پارادایم های تعامل ترکیبی نیز برای کمک به سه بعدی استفاده شده است موقعیت یابی نقاط مورد علاقه و ویجت های تجسم استفاده شده است. آنها از ابزارهای ملموس برای کنترل بازخوانی‌های داده‌های دقیق و تمرکز + زمینه مشاهده، در حالی که ورودی لمسی برای ناوبری معمولی داده ها استفاده می شد، از جمله تکنیک های خاص داده مانند تقسیم و لایه برداری لایه استفاده کردند. رویکرد فضایی آگاه به محققان دینامیک سیالات اجازه داد تا بذرکاری را قرار دهند به عنوان مثال، با ترکیب لمس و ورودی ملموس، به صورت سه بعدی امتیاز می گیرد. آنها می توانند با قرار دادن یک هواپیمای برش با دستکاری های ملموس تبلت شروع کنند.سپس، آنها می توانند از ورودی لمسی روی رایانه لوحی استفاده کنند موقعیت x و y نقطه کاشت و موقعیت z را مشخص کنید از تقاطع اشعه ای که از انگشت سرچشمه می گیرد با صفحه برش گرفته شده است.
.۳٫۴٫۳ وظایف انتخاب داده های سه بعدی و حاشیه نویسی با ورودی ترکیبی
مشابه دستکاری داده های سه بعدی، بیشتر رویکردها برای انتخاب داده های سه بعدی به ترکیبی از تعامل لمسی و ملموس متکی هستند. برای این کار، برخی از رویکردها دستگاه‌های تعامل سفارشی را برای ارائه هر دو مکانیسم تعامل ایجاد کرده‌اند. با این حال، در حالی که آنها بخشی از کار خود را با داده های تجسم نمایش می دهند انتخاب سه بعدی محدود به یک تعامل انتخاب شی است و برای آن مناسب نیست. به عنوان مثال، آنها از حرکات کوچک کردن برای تعریف یک زیرفضای مستطیلی استفاده می کنند که از کل حجم داده عبور می کند. به طور طبیعی، طراحی آزاد در هر دو طرف مکعب را می توان از طریق حجم کامل ترجمه کرد و نقاشی های جانبی متعدد را می توان با هم به طور مکرر یک حجم انتخاب متقابل را تعریف می کنند. بسیاری از سیستم های تجسم مختلف به نمایشگرهای همه جانبه متکی هستند، مانند هدست های VRمتکی هستند
۴٫فرصت ها برای تحقیقات آینده
ما می خواهیم سه چالش و فرصت را برای تحقیقات آتی که از پیمایش حاصل می شود.
۴٫۱٫ نیاز به تمرکز بر ویجت های تجسم
در میان چهار پارادایم تعامل فضایی که بررسی کردیم، ما همچنین آثار نسبتا کمی در مورد ورودی حرکتی هوا برای هر سه گروه کاری یافت شد. یکی از دلایل احتمالی این است که در مقایسه با پارادایم‌های دیگر، تعامل ژست‌های میانی هوا به دلیل ژست‌های ناپایدار دقیق‌تر است. احتمال دیگر این است که پارادایم های تعامل لمسی و ملموس برای کاربران احساس راحتی بیشتری کنند. با این حال، در برخی موارد خاص، استفاده از تعامل حرکتی هوا می تواند باشد ضروری است، مانند اتاق های عمل که در آن رعایت بهداشت در اولویت است.
علاوه بر این، به نظر می رسد تعامل ژست های میانی نیز انتظار واقعی برخی از کارشناسان باشد. در برخی موارد آن را به یک راه حل بالقوه بصری تر تبدیل می کند. در نتیجه، ما معتقدیم که تحقیقات بیشتری در این راستا مورد نیاز است.
۴٫۲٫ تعامل در فضاهای عمومی
ارتباطات علمی در حال حاضر به سرعت امکان استفاده از تجسم داده‌های سه بعدی را به عنوان راهی برای گفتن داده‌های جذاب می‌پذیرد. گزارش‌ها را برای مخاطبان وسیعی در مکان‌های عمومی، مانند مراکز و موزه ها علم، هدایت می‌کند. به عنوان تعامل بصری، قابل اعتماد و قوی یک نیاز سخت در مکان‌های عمومی است، برای شناسایی چالش‌های تعاملی خاص که هنگام برخورد با بزرگ‌ترین چالش‌ها ایجاد می‌شود، به تحقیق نیاز است. تعداد کاربرانی که از نظر سن، زبان، فرهنگ و دانش تنوع دارند. همچنین، در تئاترهای غوطه ور در مقیاس بزرگ مانند افلاک نما، تعامل به بخش مرکزی برنامه های زنده، اغلب با یک تسهیل کننده تبدیل می شود.
با وجود اینکه قبلا برای کارهای اکتشاف داده های دو بعدی یا کشف استفاده می شود اشیاء باستانی پتانسیل تکنیک های تعامل در محیط های تجسم غوطه ور برای تقویت تعامل و یادگیری سه بعدی پیچیده موضوع علمی هنوز مورد بررسی و مطالعه قرار نگرفته است.
۴٫۳٫ چالش ارزیابی
گزارش وضعیت هنر ما به جزئیات نحوه هر یک از تکنیک ها اشاره نکرد بررسی‌های ما ارزیابی شده است، اگرچه انجام این کار نشان می‌دهد که ارزیابی چنین تکنیک‌های جدید و در سطح‌ها چقدر چالش برانگیز است. در واقع، این تکنیک ها بیشتر برای متخصصان و محققین در حوزه های خاص هستند. کارشناسان حوزه که از تجسم داده ها برای ایجاد حس استفاده می کنند، به ندرت تجسم ها را بر اساس زمان تکمیل یا معیارهای مبتنی بر خطا، بلکه بر اساس پتانسیل تبدیل داده ها به بینش ارزیابی می کنند. بنابراین، جامعه تجسم به دنبال توسعه استراتژی های جامع تری برای ارزیابی کیفیت تکنیک های تجسم تعاملی است. هنوز به ندرت می توان آثار منتشر شده ای را دید که ادغام شوند ارزیابی مبتنی بر معیارهای سنتی نیست. از آنجایی که تکنیک های تجسم سه بعدی اغلب مخاطبان خاصی از متخصصان حوزه را هدف قرار می دهند، استراتژی های ارزیابی جایگزین که رایج ترین آنها هستند بر بازخورد این کاربران تمرکز می کنند. جذب کارشناسان می تواند دشوار باشد، اما بازخوردی که آنها در مطالعات کاربر ارائه می دهند بسیار ارزشمند است.
تکنیک های تعامل تجسم سه بعدی به طور فزاینده ای در مکان های عمومی برای انتشار یافته های علمی یا در برنامه ریزی های پیچیده و روش های جراحی خبرساز مورد استفاده قرار می گیرند.
۴٫۴٫پتانسیل پارادایم های تعامل ترکیبی برای سه بعدی تجسم
نظرسنجی ما نشان داد که تکنیک‌های تعامل ترکیبی با موفقیت برای اهداف تجسم سه بعدی مورد استفاده قرار گرفته‌اند و منطقه امیدوارکننده‌ای برای کارهای آینده را نشان می‌دهند. با این حال، با نگاهی دقیق به کار بررسی شده، نشان می دهد که تقریباً تمام رویکردهای ترکیبی بر ترکیب لمس و تعامل ملموس تمرکز دارند .
نکته دیگر از این نظرسنجی عدم تمرکز بر ورودی صوتی برای اهداف تجسم سه بعدی است. به طور خاص، نظرسنجی ما فقط نمونه‌هایی از ورودی صوتی برای حاشیه‌نویسی را نشان داد.
از زبان طبیعی برای پرس و جو از داده ها استفاده شده است گفتار پتانسیل را برجسته کرده است زبان طبیعی را با سایر روش های ورودی ترکیب می کند و خواستار تحقیقات بیشتر در مورد این موضوع در تجسم است.
نکات برجسته نظرسنجی ما که چنین کاری باید در مورد خاص تجسم سه بعدی، فراتر از استفاده کلاسیک تر و ساده تر از گفتار گرفتن حاشیه نویسی انجام شود.
خلاصه
در گزارش خود، تکنیک‌های تعاملی را بررسی کرده‌ایم که برای کمک به کارشناسان حوزه که بر تجسم فضایی سه‌بعدی تکیه دارند، طراحی شده‌اند.
نظرسنجی ما همچنین مزایای هر تعامل را برجسته کرد پارادایم هایی که بیشترین کاربرد را برای پرداختن به چالش ها دارند. تجسم فضایی سه بعدی گزارش نهایی ما در مورد تعامل ترکیبی پارادایم ها پتانسیل استفاده از مزایای پارادایم های تعامل چندگانه را برای پرداختن به چالش های تجسم داده های فضایی سه بعدی علاوه بر این، در نظر گرفتن توانایی های منحصر به فرد پارادایم های تعامل ضروری است. با این حال، هنگامی که وظیفه آنالیز داده های حجمی سه بعدی در اتاق عمل، محدودیت فضا، شرایط نور و همچنین راحتی دوربین های سر پوشیده باید مورد توجه توجه قرار گیرد.
نظرسنجی ما همچنین چالش‌های ارزیابی تکنیک‌های تجسم سه‌بعدی و همچنین دشواری دانستن اینکه کدام تکنیک‌ها با موفقیت توسط متخصصان حوزه در گردش‌های کاری خود به کار گرفته شده‌اند را مورد بحث قرار می‌دهد. برای پرداختن به این چالش، توصیه می‌کنیم که جامعه تجسم فرصت‌های بیشتری برای مشارکت در چنین گزارش‌هایی ایجاد کند، دقیقاً مانند سنت در تحقیقات پزشکی جامعه انتشار گزارش های موردی.
بدون دیدگاه