[发明专利]一种操作三维场景中物体旋转的方法、系统、装置及介质

说明书

本发明涉及一种操作三维场景中物体旋转的方法、系统、装置及介质，属于虚拟现实技术领域。方法的特征包括：步骤1：获取三维场景中物体的轴向向量和手柄的速度向量；步骤2：计算手柄沿物体旋转平面的运动速度；步骤3：获取旋转方向缓存队列signBuffer；步骤4：获取旋转角度缓存队列angularBuffer；步骤5：计算手柄带动物体旋转的角度并输出。本发明实现了三维场景中的物体按照VR设备使用者实际操作进行旋转。同时还提供了对虚拟现实设备获取数据和计算后物体旋转数据的缓存，通过自由设置计算阈值，来筛除过小的转动值，实现操作灵敏度的调节，方便使用者根据自身感受调整以达到最佳体验效果。

技术领域

本发明涉及一种操作三维场景中物体旋转的方法、系统、装置及介质，属于虚拟现实技术领域。

背景技术

目前虚拟现实技术已广泛应用于游戏娱乐、教学体验、数字孪生中。在沉浸式体验虚拟现实程序中，人们不仅通过VR头盔来观看三维引擎渲染的场景，有时还需要通过VR手柄或者VR手套操控三维引擎场景中的物体来进行交互。旋转带轴物体（如摇动手轮、旋转方向盘等）是三维场景物体交互中一项必不可少的操作。

目前绝大多数现有虚拟现实三维引擎插件中，对带轴物体的旋转操作，都是基于三维引擎所提供的物理引擎来实现或者插件自身根据物体物理特性来实现，导致操作者在三维场景中旋转物体时，必须要保持VR手柄与场景物体全程接触，并且VR手柄旋转动作也要符合场景中物体的旋转轨迹。在现实世界中，这种旋转物体的操作由于操作者可以真实抓住旋转物体，切实感受到抓取力和物体轴向力，使得操作非常容易。但是在虚拟现实场景中，操作者手部是无法像现实世界中那样对三维场景物体有任何感知，旋转运动时保持VR手柄在物体上的抓取点位置不变，是非常困难的，需要长时间保持对VR手柄与三维物体的视觉观察。并且，VR手柄旋转运动的不规则轨迹也会对三维场景中物体旋转动作产生干扰，使操作者控制三维物体绕轴旋转时，感觉到困难和怪异。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种操作三维场景中物体旋转的方法、系统、装置及介质。

本发明解决其技术问题采取的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种操作三维场景中物体旋转的方法，包括以下步骤：

步骤1：获取三维场景中物体的轴向向量和手柄的速度向量；

步骤2：计算手柄沿物体旋转平面的运动速度；

步骤3：获取旋转方向缓存队列signBuffer；

步骤4：获取旋转角度缓存队列angularBuffer；

步骤5：计算手柄带动物体旋转的角度并输出。

进一步地，所述步骤1中，在三维场景中所获取的物体的轴向向量也即物体旋转所在平面的法线向量；所述手柄的速度向量通过VR手柄的软件开发工具包SDK实时获取。

进一步地，所述步骤2中，根据步骤1得到的物体旋转所在平面的法线向量和手柄在三维场景中运动的速度向量，计算手柄沿物体旋转平面的运动速度：

；

其中，为当前手柄在三维场景中运动的速度向量，为物体旋转所在平面的法线向量。

进一步地，所述步骤3具体包括：

步骤3-1：获取手柄旋转方向值：

根据三维向量计算手柄旋转方向值：

；

其中，为物体旋转所在平面的法线向量，为当前获得的手柄速度向量，为上一次获得的手柄速度向量；

步骤3-2：将获取的手柄旋转方向值与预设的阈值作比较，经以下逻辑判断，将值进入旋转方向缓存队列signBuffer：