[发明专利]VR环境下的物体视觉定位操控方法

说明书

本发明公开了一种VR(Virtual Reality，即虚拟现实)环境下的物体视觉定位操控方法，提出了基于VR头戴式显示器和游戏手柄等人机交互设备时,实现一种人与虚拟现实物体的视觉定位和操控的算法，并根据此算法完成了一种人与虚拟场景交互操作的新颖的操作便捷的解决方案。本发明的VR物体视觉定位操控技术包括虚拟视场聚焦模型、虚拟焦点相对运动模型、虚拟物体互动模型等模型建立和视觉定位技术。解决了当前VR环境下的人机交互所面临的操作复杂，需要复杂的学习过程的问题。本发明实现了便捷的人与场景的互动操作方法，具有概念简单，应用灵活、便捷，解放用户双手操作，操作简单，上手快，无需用户专门学习等优势，可以很好地应用于VR人机交互控制技术领域。

技术领域

本发明涉及一种人与虚拟现实物体的视觉定位和操控方法，尤其涉及一种基于VR头戴式显示器和游戏手柄等人机交互方式时，人与虚拟现实物体的视觉定位和操控技术的原理和实现方法，属于虚拟现实人机交互控制技术领域。

背景技术

目前VR技术还不能完全实现自然的真实感的人机交互操作，只能通过头戴式设备提供视觉体验,通过手柄操控器等设备代替双手操作来获得人机互动体验，操作复杂，用户操作前需要一个学习的过程，很多用户就望“VR”退却了。

当前除了手柄、万向跑步机或结合动态感应技术的控制器配件外，有不少厂商更展示可让使用者能在虚拟实境中透过双手与虚拟实境物件互动的解决方案，但总是有这样那样的缺陷和不足，“输入”的问题将成为虚拟实境技术发展后续竞争关键。

在虚拟实境视觉技术持续精进发展之下，吸引玩家的将不再仅是沉浸式的视觉情境感受，而是自然而然期望具备的双手自然互动体验，单纯透过手柄控制器有限的操作模式，势必无法对应所有虚拟实境应用内容。

因此需要提升一种新的VR环境下的物体视觉定位和操控解决方案，解放用户的双手，让用户的双手参与更高层面的互动体验，才能最终改善VR世界的互动性，可操控性，这就是本发明专利主要的动机和目的。

发明内容

本发明的目的在于：提出基于VR头戴式显示器和游戏手柄等人机交互方式时,一种人与虚拟现实物体的视觉定位和操控的原理及实现方法，解决当前VR环境下的人机交互所面临的操作复杂，需要复杂的学习过程的问题。VR世界的操控要求简单，便利，同时要尽可能利用目前VR软件环境和硬件环境基础、人的普遍操控方式，符合人们自然的操作习惯。

本发明的目的通过以下方案实现：

包括：1.1模型建立

1.11 虚拟视场聚焦模型

虚拟视场聚焦模型的载体是一个居于VR视野中心的感知图标，用于感知用户当前关注的虚拟物体，获取当前关注虚拟物体的拖放、属性开关的可操作属性，如果当前关注虚拟物体不可以操作，感知图标没有变化；如果当前关注虚拟物体可以拖放或可以设置开关等操作，感知图标则会产生相应动画效果；感知图标的作用基于一个事实：人在观察虚拟物体时，基本上是目光集中于所观察虚拟物体的，只有当人眼、聚焦载体和虚拟物体连成一线时，即可观察和操作关注的虚拟物体了，屏幕上其他的虚拟物体和对象暂时位于人的关注范围之外；

关注模型的获取采用虚拟射线探测法，当用户在虚拟场景中漫游时，系统不断地从场景中的观察者位置经过屏幕中心感知图标生成一条探测射线，当探测射线经过任意模型时，系统就会对当前模型进行判断，并对虚拟物体的可操作性给予显示，如果当前模型可以操作，感知图标就从原图案变为闪烁的状态或另一动画图案；如果当前模型不可以互动，闪烁图标或动画图案随即消失，变为正常的感知图标状态；

1.12虚拟焦点相对运动模型

确定聚焦载体的位置：基于屏幕坐标系，根据屏幕尺寸，布置在屏幕中央，当人视野发生变化时，三维场景中变化的内容是基于空间坐标系的，与屏幕内容相互独立，保证了聚焦载体的视场位置稳定性；

1.13 虚拟物体互动模型