[发明专利]基于坐姿的VR全身动作控制方法、系统及计算机可读介质

说明书

本发明提供了一种基于坐姿的VR全身动作控制方法，包括如下步骤：根据上半身定位设备和定位点牵引法控制上半身位姿；根据下肢控制器的输入信息控制下半身位姿；根据VR头显的旋转信息和手部控制器上的按键控制人体中心的三自由度旋转；通过下肢控制器操作控制人体中心的平移；通过角色实体的特定部位离地高度或碰撞信息决定是否开启人体重力。本发明通过‘灵魂体’定位点牵引法，角色实体会根据玩家的实际位姿和游戏中的物理限制呈现一个合理的姿态，并且玩家可以控制灵魂体和角色实体的距离，从而改变施加在与角色实体碰撞的游戏物体上的动量，进而实现不同的交互效果。

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体地，涉及一种基于坐姿的VR全身动作控制方法、系统及计算机可读介质。

背景技术

在现有的虚拟现实(简称VR)的游戏中，存在着一些问题：一是由于虚拟和现实的物理差异，操纵者必然无法保证自己的动作和游戏中完全一致，这会导致穿模、和游戏物体交互不真实等问题；二是大部分VR采用站姿进行角色控制，虽然更加拟真一些，但很消耗体力，且单人游玩存在安全隐患，不适合在家长时间且舒适地游玩VR，而坐姿下的移动输入和下肢控制并不完善，相比站姿少了很多自由度。

经过检索，专利文献CN106339097A公开了一种语音控制和手柄动作控制的VR设备，包括VR设备本体以及与VR设备本体连接的控制手柄；VR设备本体包括中央处理单元以及与中央处理单元分别连接的第一语音识别模块和第一通讯模块；控制手柄包括陀螺仪传感器和第二通讯模块，陀螺仪传感器依次通过第二通讯模块和第一通讯模块与中央处理单元连接。该现有技术的不足之处在于采用手柄控制比较浪费操作键，操作起来并不那么方便，无法实现多自由度交互效果。

经过检索，专利文献CN102541260A公开了一种人机互动的控制方法及其运用，用户通过实施用户允许微动作以控制虚拟环境中的自我角色实施相应的虚拟允许动作，它包括在虚拟世界中创建自我角色；用户身体无需离开用户所在位置执行微动作；跟踪并识别用户执行微动作；并使用户执行任意微动作时，其身体都无需离开用户所在位置；使自我角色放大执行用户的微动作。但是该现有技术的不足之处在于所用微动作的灵敏度不太高，无法改变施加在与角色实体碰撞的游戏物体上的动量。

因此，有必要研发一种多自由度且更加真实的交互产品。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于坐姿的VR全身动作控制方法、系统及计算机可读介质。

根据本发明提供的一种基于坐姿的VR全身动作控制方法，包括如下步骤：

-根据上半身定位设备和定位点牵引法控制上半身位姿；

-根据下肢控制器的输入信息控制下半身位姿；

-根据VR头显的旋转信息和手部控制器上的按键控制人体中心的三自由度旋转；

-通过下肢控制器操作控制人体中心的平移；

-通过角色实体的特定部位离地高度或碰撞信息决定是否开启人体重力。

优选地，步骤1中的上半身位姿分为灵魂体和角色实体，灵魂体头部和手部相对于人体中心系的位姿由相对应的传感器数据决定；角色实体在没有碰撞时能够通过定位点牵引法与灵魂体重合，受到碰撞时遵守游戏里的物理定律且拥有向灵魂体运动的趋势。

优选地，根据IK算法能够确定角色实体上半身的位姿。

优选地，步骤1中的定位点牵引法是以角色实体中的定位点为向量起点，灵魂体中的定位点为向量终点，定义向量a；每一个物理帧赋给角色实体上的相应部位一个相对于人体中心的新速度v，v等于向量a乘以缩放系数k再除以物理帧刷新时间。

优选地，在步骤1中将灵魂体的头部质心和手部质心作为定位点，并锁定头部和手部的旋转自由度；角色实体对应头部质心和手部质心也作为定位点。