一种触感虚拟画笔及画图方法技术

一种触感虚拟画笔及画图方法；所述触感虚拟画笔，包括：虚拟图像显示单元(100)，用于显示虚拟现实场景；现实笔(210)，包括具有磁性体的按键(211)；画笔单元(200)，用于感应使用者按压现实笔(210)上的按键(211)时的按压作用力并产生相应受力电信号，再通过受力电信号依靠电流磁效应改变感应磁场，以使处于感应磁场中的磁性体产生对使用者的对应笔触作用力；控制单元(300)，用于在虚拟现实场景中显示与现实笔(210)对应的虚拟笔及其所绘制的图形，并根据受力电信号对应调整虚拟笔所绘制图形的线宽。本发明专利技术的触感虚拟画笔及画图方法设计巧妙，实用性强。

A touch virtual brush and drawing method

【技术实现步骤摘要】
一种触感虚拟画笔及画图方法
本专利技术涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种触感虚拟画笔及画图方法。
技术介绍
虚拟现实(VirtualReality)技术，简称VR技术，也称灵境技术或人工环境，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟现实世界，同时给使用者提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。使用者进行位置移动时，电脑可以同步进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。在VR技术所构建的虚拟现实世界中，使用者所看到的场景和人物全是虚拟的；VR技术仅是把人的意识代入一个虚拟的世界中。传统的画图方法是通过工具笔(如钢笔、毛笔、铅笔等)在介质(如纸、布等)上通过接触方式实现；在画图过程中，握笔者会通过工具笔对介质施以作用力，与此同时，握笔者又会感受到工具笔所传回的对应反作用力。优秀的书画者通过把握笔触感来进行个性化创作。现有的VR类画笔通常在空中进行作画，作画时不会接触到任何实体介质，这样，书画者就无法感受到笔触感，难以呈现书法绘画中硬笔、软笔对于轻重力度、运笔的快慢节奏的掌握。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术问题，提出了一种触感虚拟画笔及画图方法。本专利技术所提出的技术方案是：本专利技术提出了一种触感虚拟画笔，包括：虚拟图像显示单元，用于显示虚拟现实场景；现实笔，包括具有磁性体的；画笔单元，用于感应使用者按压现实笔上的时的按压作用力并产生相应受力电信号，再通过受力电信号依靠电流磁效应改变感应磁场，以使处于感应磁场中的磁性体产生对使用者的对应笔触作用力；虚拟作画单元，包括显示于虚拟现实场景中并与现实笔对应的虚拟笔；控制单元，分别与虚拟图像显示单元和画笔单元通信连接，用于在虚拟现实场景中控制虚拟图像显示单元显示虚拟笔及其所绘制的图形，并根据受力电信号对应调整虚拟笔所绘制图形的线宽。本专利技术上述的触感虚拟画笔中，虚拟作画单元还包括显示于虚拟现实场景中的虚拟画布；控制单元用于在虚拟现实场景中控制虚拟图像显示单元显示虚拟画布；画笔单元还包括用于获取现实笔的姿态信息和运动轨迹信息的定位模块；控制单元，用于根据姿态信息和运动轨迹信息控制虚拟笔运动，并根据虚拟笔与虚拟画布的相对位置确定虚拟笔绘制于虚拟画布上的图形的对应线宽范围，然后根据受力电信号在该对应线宽范围内对虚拟笔所绘制图形的线宽进行对应调整。本专利技术上述的触感虚拟画笔中，画笔单元包括用于感应使用者按压时的按压作用力的力传感器；该力传感器采用压阻式传感器或电容式压力传感器。本专利技术上述的触感虚拟画笔中，画笔单元还包括用于根据力传感器所感应的按压作用力以及虚拟笔相对于虚拟画布运动的方向产生相应受力电信号，并通过受力电信号依靠电流磁效应改变感应磁场的感应模块；该感应模块包括两两垂直的x方向感应导线组、y方向感应导线组以及z方向感应导线组，用于分别调整流经x方向感应导线组、y方向感应导线组以及z方向感应导线组中的受力电信号以分别调整x方向感应导线组、y方向感应导线组以及z方向感应导线组所产生的感应磁场，从而使由x方向感应导线组、y方向感应导线组以及z方向各自产生的感应磁场所构成的复合磁场对磁性体的磁性力的方向与虚拟笔相对于虚拟画布运动的方向相反，并使复合磁场对磁性体的磁性力的大小与按压作用力相应。本专利技术上述的触感虚拟画笔中，定位模块可以包括加速度传感器和/或陀螺仪和/或电子罗盘和/或红外定位传感器。本专利技术上述的触感虚拟画笔中，虚拟画布可以为平面，曲面，折面，由曲面和平面所构成的第一复合面，由曲面和折面所构成的第二复合面，或者由曲面、折面和平面所构成的第三复合面。本专利技术上述的触感虚拟画笔中，虚拟作画单元还包括虚拟笔形状、虚拟调色盘。本专利技术还提出了一种画图方法，包括以下步骤：步骤S1、感应使用者按压现实笔上的时的按压作用力并产生相应受力电信号，再通过受力电信号依靠电流磁效应改变感应磁场，以使处于感应磁场中上的磁性体产生对使用者的对应笔触作用力；步骤S2、在虚拟现实场景中显示与现实笔对应的虚拟笔及其所绘制的图形，并根据受力电信号对应调整虚拟笔所绘制图形的线宽。本专利技术上述的画图方法中，步骤S1还包括：获取现实笔的姿态信息和运动轨迹信息；步骤S2还包括：在虚拟现实场景中显示虚拟画布；根据姿态信息和运动轨迹信息控制虚拟笔运动，并根据虚拟笔与虚拟画布的相对位置确定虚拟笔绘制于虚拟画布上的图形的对应线宽范围，然后根据受力电信号在该对应线宽范围内对虚拟笔所绘制图形的线宽进行对应调整。本专利技术上述的画图方法中，当采用两两垂直的x方向感应导线组、y方向感应导线组以及z方向感应导线组来改变感应磁场时，步骤S2还包括：分别调整流经x方向感应导线组、y方向感应导线组以及z方向感应导线组中的受力电信号以分别调整x方向感应导线组、y方向感应导线组以及z方向感应导线组所产生的感应磁场，从而使由x方向感应导线组、y方向感应导线组以及z方向各自产生的感应磁场所构成的复合磁场对磁性体的磁性力的方向与虚拟笔相对于虚拟画布运动的方向相反，并使复合磁场对磁性体的磁性力的大小与按压作用力相应。本专利技术的触感虚拟画笔及画图方法通过电流磁效应产生磁性力，并采用磁性力来模拟对笔触感觉。同时，还创造性地采用两两垂直的x方向感应导线组、y方向感应导线组以及z方向感应导线组来调整磁性力的方向，使得模拟出的笔触感觉更加真实。本专利技术的触感虚拟画笔及画图方法设计巧妙，实用性强。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1示出了本专利技术实施例的触感虚拟画笔的结构示意图；图2示出了图1所示的触感虚拟画笔的功能模块图；图3示出了图1所示的触感虚拟画笔的画笔单元的感应模块的结构示意图；图4示出了图3所示的感应模块的放大示意图；图5示出了图3所示的感应模块的x方向感应导线组、y方向感应导线组以及z方向感应导线组的示意图。具体实施方式本专利技术所要解决的技术问题是：现有的VR类画笔通常在空中进行作画，作画时不会接触到任何实体介质，这样，书画者就无法感受到笔触感，难以呈现书法绘画中硬笔、软笔对于轻重力度、运笔的快慢节奏的掌握。本专利技术就该技术问题而提出的技术思路是：构造一种触感虚拟画笔，通过电流磁效应产生磁性力，并采用磁性力来模拟对笔触感觉。为了使本专利技术的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本专利技术，下面将结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步详细的说明。具体地，如图1和图2所示，图1示出了本专利技术实施例的触感虚拟画笔的结构示意图；图2示出了图1所示的触感虚拟画笔的功能模块图；本专利技术提出了一种触感虚拟画笔，其包括：虚拟图像显示单元100，用于显示虚拟现实场景；现实笔210，包括具有磁性体的按键211；画笔单元200，用于感应使用者按压现实笔210上的按键211时的按压作用力并产生相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种触感虚拟画笔，其特征在于，包括：/n虚拟图像显示单元(100)，用于显示虚拟现实场景；/n现实笔(210)，包括具有磁性体的按键(211)；/n画笔单元(200)，用于感应使用者按压现实笔(210)上的按键(211)时的按压作用力并产生相应受力电信号，再通过受力电信号依靠电流磁效应改变感应磁场，以使处于感应磁场中的磁性体产生对使用者的对应笔触作用力；/n虚拟作画单元(400)，包括显示于虚拟现实场景中并与现实笔(210)对应的虚拟笔；/n控制单元(300)，分别与虚拟图像显示单元(100)和画笔单元(200)通信连接，用于在虚拟现实场景中控制虚拟图像显示单元(100)显示虚拟笔及其所绘制的图形，并根据受力电信号对应调整虚拟笔所绘制图形的线宽。/n

【技术特征摘要】
1.一种触感虚拟画笔，其特征在于，包括：
虚拟图像显示单元(100)，用于显示虚拟现实场景；
现实笔(210)，包括具有磁性体的按键(211)；
画笔单元(200)，用于感应使用者按压现实笔(210)上的按键(211)时的按压作用力并产生相应受力电信号，再通过受力电信号依靠电流磁效应改变感应磁场，以使处于感应磁场中的磁性体产生对使用者的对应笔触作用力；
虚拟作画单元(400)，包括显示于虚拟现实场景中并与现实笔(210)对应的虚拟笔；
控制单元(300)，分别与虚拟图像显示单元(100)和画笔单元(200)通信连接，用于在虚拟现实场景中控制虚拟图像显示单元(100)显示虚拟笔及其所绘制的图形，并根据受力电信号对应调整虚拟笔所绘制图形的线宽。


2.根据权利要求1所述的触感虚拟画笔，其特征在于，虚拟作画单元(400)还包括显示于虚拟现实场景中的虚拟画布；控制单元(300)用于在虚拟现实场景中控制虚拟图像显示单元(100)显示虚拟画布；画笔单元(200)还包括用于获取现实笔(210)的姿态信息和运动轨迹信息的定位模块(240)；
控制单元(300)，用于根据姿态信息和运动轨迹信息控制虚拟笔运动，并根据虚拟笔与虚拟画布的相对位置确定虚拟笔绘制于虚拟画布上的图形的对应线宽范围，然后根据受力电信号在该对应线宽范围内对虚拟笔所绘制图形的线宽进行对应调整。


3.根据权利要求2所述的触感虚拟画笔，其特征在于，画笔单元(200)包括用于感应使用者按压按键(211)时的按压作用力的力传感器(220)；该力传感器(220)采用压阻式传感器或电容式压力传感器。


4.根据权利要求3所述的触感虚拟画笔，其特征在于，画笔单元(200)还包括用于根据力传感器(220)所感应的按压作用力以及虚拟笔相对于虚拟画布运动的方向产生相应受力电信号，并通过受力电信号依靠电流磁效应改变感应磁场的感应模块(230)；
该感应模块(230)包括两两垂直的x方向感应导线组、y方向感应导线组以及z方向感应导线组，用于分别调整流经x方向感应导线组、y方向感应导线组以及z方向感应导线组中的受力电信号以分别调整x方向感应导线组、y方向感应导线组以及z方向感应导线组所产生的感应磁场，从而使由x方向感应导线组、y方向感应导...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙其民，李炜，
申请(专利权)人：深圳市掌网科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44