[发明专利]基于Kinect体感设备虚拟抛掷盛接系统

权利要求书

1.一种基于Kinect体感设备虚拟抛掷盛接系统，其特征在于：

在Unity3D模拟的场景中，安置一个虚拟的用户数字骨架，用一个开口的木箱3D模型，当用户完成抛掷动作后，实例化一个小球，并做抛物开关触发运动，计算盛接落点位置，木箱移动到落点位置进行盛接；

抛掷开关的触发依靠多个触发位，即bool值，当全部触发位满足条件，即全部的bool值为true时，触发抛掷函数，将初速度、方向、初位置赋予小球，并实例化小球，交由Unity3D的物理引擎模拟其运动轨迹；其中：以右手的速度超过7m/s，加速度超过70m/s作为触发抛掷函数的开关；

盛接落点位置由小球x、y、z三个方向上的分速度和抛出点位置的高度，计算出下落时间及小球的落点；

木箱的移动根据木箱当前位置与落点位置的差值，将木箱移动到小球的落点位置，等待小球落进木箱；

当用户抛掷完一个物体之后，开关关闭，即其值变为false，需要用户按一下空格键，将开关打开，及throwSwitch值再次置为true，才能进行下一次的抛掷；

抛掷开关的触发具体为：

步骤1、右手骨骼节点的空间三维坐标值，并且该坐标值每秒钟有N帧的变化，就可以算出右手节点实时三个方向上的分速度与分加速度大小；

步骤2、若以1/N秒为单位时间，依次加变量x/N，每加到N就重置并计算一次速度与加速度，就实现了每秒计算N次的效果，用float来存放速度值与加速度值；

步骤3、计算x，y，z三个方向的分速度与合速度的公式如下：

Vx = dx/t；Vy = dy/t；Vz = dz/t；V=(Vx^2+Vy^2+Vz^2)^0.5

其中dx、dy、dz为三个方向上单位时间内的位置坐标差值；

速度是矢量，根据三个方向上的分速度得到空间内的方向；

步骤4、根据分速度，得到右手三个方向上的加速度以及合加速度，加速度计算公式如下：

Ax = dVx/t；Ay=dVy/t；Az=dVz/t；A=(Ax^2+Ay^2+Az^2)^0.5；

单位时间t同样取1/N秒，dVx、dVy、dVz为三个方向上速度单位时间内的差值。

2.根据权利要求1所述的基于Kinect体感设备虚拟抛掷盛接系统，其特征在于：抛掷的触发中，右手的速度超过7m/s，加速度超过70m/s作为触发抛掷函数的开关。

3.根据权利要求1所述的基于Kinect体感设备虚拟抛掷盛接系统，其特征在于盛接落点位置具体为：在小球被抛出的时刻，我们记录下小球在x，y，z三个方向上的分速度，并且记录下抛出时刻的高度，便可以利用物理公式计算出小球的理论落点，即小球在x轴和z轴移动的距离，其公式如下： Vx，Vy，Vz为小球抛出时刻三个方向上的分速度，h为小球抛出时刻的高度，g为重力加速度，在Unity3D的环境中，y轴为垂直方向轴；

Sx = (Vy/g+((Vy^2+2*g*h)/g^2)^0.5)*Vx，x轴方向上的移动距离；

Sz = (Vy/g+((Vy^2+2*g*h)/g^2)^0.5)*Vz，z轴方向上的移动距离；

小球从抛出到下落的总时间为T：Vy/g+((Vy^2+2*g*h)/g^2)^0.5；

在求得小球从抛出时刻，到落地的总时间之后，就可以算出小球的落点位置，即落点坐标。