通过多点触摸输入执行三维物体约束操作的系统和方法技术方案

本文所述的是将无控件及无按钮的多点触摸界面用于三维物体约束操作的系统和方法。无控件的多点触摸用户界面可以将不同的多点触摸手势与不同的三维操作任务关联起来，从而使用户可以直接操作三维物体，而不需要操作控件、执行模式切换或选择不同的工具。通过使用同时指定变换约束、变换类型和变换幅度并对所关注的物体施加变换的单个触摸动作，用户交互可以被大大简化。此外，基于轴线的约束操作还支持主动贴合和轴线转移。通过主动贴合，用户可以画一条连接两个三维物体的自由触摸路径以使这两个物体贴合，避免了标准变换操作所需的繁琐工作。轴线转移则提供了一个简单的方案来实现物体之间的相对变换操作，从而使一个物体可沿另一物体的预先定义的具体轴线进行变换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本文所述的是将无控件及无按钮的多点触摸界面用于三维物体约束操作的系统和方法。无控件的多点触摸用户界面可以将不同的多点触摸手势与不同的三维操作任务关联起来，从而使用户可以直接操作三维物体，而不需要操作控件、执行模式切换或选择不同的工具。通过使用同时指定变换约束、变换类型和变换幅度并对所关注的物体施加变换的单个触摸动作，用户交互可以被大大简化。此外，基于轴线的约束操作还支持主动贴合和轴线转移。通过主动贴合，用户可以画一条连接两个三维物体的自由触摸路径以使这两个物体贴合，避免了标准变换操作所需的繁琐工作。轴线转移则提供了一个简单的方案来实现物体之间的相对变换操作，从而使一个物体可沿另一物体的预先定义的具体轴线进行变换。【专利说明】相关申请的交叉引用本申请要求2011年10月27日提交的标题为“Mult1-Touch Interfaces for3DObject Manipulation”的美国临时专利申请N0.61/552，413的优先权,其整体通过引用并入于此。
本公开一般地涉及三维(3D)物体的操作，具体地涉及能够根据触摸手势使三维物体的操作任务变得容易的多点触摸输入设备。
技术介绍
在工程、设计、娱乐等行业中，三维建模是重要的工具。通过三维建模，用户可以在虚拟空间中创建、放置、缩放以及定向三维物体。现有的三维建模解决方案一般受限于平面显示器以及单点二维输入设备(例如鼠标，手写笔等)。由于这些限制，三维建模软件包往往很难使用，它们依赖于一些小的控件以及一大组键盘快捷键或模式切换按钮来实现复杂的操作。许多新的数字设备都配备了触摸板、触摸屏或类似的输入设备，这些输入设备与基于键盘、鼠标、和手写笔的输入设备具有极其不同的输入属性。由于输入属性如此不同，因此传统的三维操作界面必须被重新设计，以便适应触感模式(tactile paradigm)。此外，由于触摸设备的“胖手指”问题，即指尖接触范围比输入分辨率大，因此标准界面所采用的小控件以及一大组模式切换按钮在多点触摸输入设备上是难以操作的。上述的传统三维操作界面在触摸输入设备上的不足仅旨在提供现有技术的一些问题的概述，并非旨在详尽无遗的描述。通过以下详细的描述，现有技术的其它问题以及本文所述的多种非限制性实施例中的一些实施例的相应优势变得更加清晰明了。
技术实现思路
以下的概述提供了本文描述的一些方面的基本理解。此概述不是所公开的主题内容的详细描述。它并非旨在指出所公开的主题内容的关键要素，也不旨在描述本主题公开的范围。此概述仅扼要描述了所公开的主题内容的一些构思，更详细的描述将在后文提出。本文所描述的用户界面可以直接将不同的多点触摸手势与不同的三维操作任务对应起来。一般来说，这些用户界面无需控件或者按钮，取而代之的是采用少量的多点触摸手势。利用多点触摸手势而非控件，消除了传统屏幕上的杂乱控件，同时实现了对操作约束(即，轴线或平面)以及模式(即，平移、旋转或缩放)的简单、流畅的控制。这避免了诸如传统建模情形中的模式/工具切换之类的繁琐的编辑步骤。本文描述的用户界面可以采用允许直接将多点触摸手势与不同三维操作任务/工作对应的方法。通过这个方法，可以选择关注的物体。然后，可以通过判断至少两个触摸点的方向来选择轴线。之后，可以通过判断至少两个触摸点相对于已选中轴线的运动来确定对物体进行的变换模式(例如，平移、旋转、缩放)以及变换的量(例如，位移、旋转角度)。这样，用户可以利用基于单个多点触摸手势(一系列手指向下、移动、手指向上的触摸动作)的刚性变换和缩放来操作三维环境中的三维物体，而无需借助于任何操作控件。由编辑物体定义的轴线、平面以及任意其它几何元素或由用户定义的任何约束可以被选为约束。还可以通过使用与手势的触摸路径相关联的位置和切线信息来贴合(snap)或连接三维物体。所选的约束也可以转移到其它三维物体，使得关于与另一三维物体相关联的约束来完成对这些物体的刚性变换和缩放。以下的描述和附图将详细阐述所公开的主题的某些示例性方面。但是，这些方面仅指示了可以采用专利技术原理的多种方式中的一些方式。所公开的主题旨在包括所有这些以及其等同的方面。结合附图，所公开的主题的其它优势以及显著的特征将在以下对专利技术的详细介绍中得到变得清晰。【专利附图】【附图说明】参照以下附图来描述本公开的非限制性和非穷举性的实施例。其中除非另有规定，否则在各图中相同的标号始终表示相同的部分。图1是比较了传统的基于控件的三维操作界面和本文所述的用于约束操作的无控件多点触摸用户界面的示意图。图2是二种轴线约束变换(平移、缩放和旋转)的不意图。图3是三维约束操作的方法的示意性处理流程图。图4是在多点触摸设备上便于三维约束操作的系统的示意性系统框图。图5是基于轴线的变换操作的多点触摸手势的示意图。图5b是可以用于基于轴线的变换操作的不同轴线集的示例的示意图。图6是用于平面约束操作的多点触摸手势的示意图。图7是用于贴合操作的手势的示意图。图8是用于轴线和基点借用的多点触摸手势的示意图。图9是可以实现本文所述的各个实施例的计算环境的示例。图10是可以实现本文所述的各个实施例的计算机网络的示例。【具体实施方式】在下面的描述中，为了提供对各实施例的透彻理解，对许多具体细节进行了阐述。然而相关领域的技术人员会认识到，本文描述的技术可以在没有其中的一项或多项具体细节的情况下，或者在使用其它方法、组件、材料等的情况下来实践。在其他实例中，众所周知的结构、材料、或操作并没有被详细示出或描述，以避免模糊所公开的主题的某些方面。本文描述了 一种三维建模方案，其针对三维空间内的三维物体的约束性操作，提供了丰富、直观的控制，并且无需来自小控件、按钮等的输入。利用此建模方案，用户能够通过对任意尺寸的多点触摸输入设备执行简单的手势输入来操作三维物体。多点触摸输入设备(例如触摸屏、触摸板以及类似设备)如今已被广泛用于数码设备上。本文所描述的建模方案不使用小控件、键盘快捷键或模式切换按钮，取而代之的是使用单一的手势输入，该手势输入使得三维模型的轴线或平面约束平移、旋转和缩放变得容易，提供了对三维物体的流畅、直观和情境感知的操作以及简单的主动贴合和轴线转移功能。在整个说明书中引用“多种实施例”、“一个实施例”、或“实施例”意味着结合实施例描述的特定的特征、结构、或特性包括在至少一个实施例内。因此，在本说明书中的各个位置出现的短语“在一个实施例中”、或“在实施例中”不一定全都指代同一实施例。此外，可以以任何合适的方式组合一个或多个实施例中的特定的特征、结构、或特性。在本文中，词语“示例性”和“示例”用于表示用作示例、实例、或例证。为避免疑义，本文所述的主题不受限于这些示例。另外，本文中描述为“示例性”的任何方面或设计不一定都被理解为优于或胜于其它方面或设计，也并非意味着排除了本领域普通技术人员所公知的等同结构和技术。而且，对于在详细的说明书或权利要求中使用的术语“包含”、“具有”、“含有”以及其它类似词语，这些术语意为包含性的，与作为开放性过渡词的术语“包括”类似，不排除任何另外的或其它的元素。为了简化说明，本文中描述为“方法”的任何对象均被描绘或描述为一系列行为。系统、设备或装置可以执行这些方法(例如，借助于处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：利用第一触摸手势在多点触摸显示设备上选择关注的三维物体；基于涉及至少两个触摸点的第二触摸手势的方向在所述多点触摸显示设备上选择用来操作所关注的三维物体的约束；基于所述第二触摸手势的触摸点的运动信息来判断操作类型；基于所述第二触摸手势的触摸点的运动信息来设置约束操作的幅度；以及以所述幅度来对所关注的三维物体进行约束操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴秋兰，区建忠，傅红波，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;81