用于三维空间中虚拟对象的自动放置的系统和方法技术方案

本申请涉及一种用于三维空间中虚拟对象的自动放置的系统和方法。公开了用于在用户的三维(3D)环境中相对于目的对象自动重新定位虚拟对象的增强现实系统和方法。该系统和方法可以基于虚拟对象或目的对象的功能可见性自动将目标虚拟对象附到目的对象并且重新定向目标虚拟对象。当用户的移动超过阈值条件时，该系统和方法还可以跟踪用户的移动并从目的对象分离虚拟对象。对象分离虚拟对象。对象分离虚拟对象。

【技术实现步骤摘要】
用于三维空间中虚拟对象的自动放置的系统和方法
[0001]本申请是申请日为2017年8月9日、PCT国际申请号为PCT/US2017/046034、中国国家阶段申请号为201780062338.1、专利技术名称为“用于三维空间中虚拟对象的自动放置的系统和方法”的申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求依据35 U.S.C.
§
119(e)的2016年8月11日提交的名称为“AUTOMATIC PLACEMENT OF VIRTUAL OBJECTS IN A 3D ENVIRONMENT(在3D环境中虚拟对象的自动放置)”的美国临时申请No.62/373693和2016年8月11日提交的名称为“VIRTUAL OBJECT USER INTERFACE WITH GRAVITY(具有重力的虚拟对象用户界面)”的美国临时申请No.62/373692的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。


[0004]本公开涉及虚拟现实和增强现实成像以及可视化系统，更特别地，涉及在三维(3D)空间中自动重新定位虚拟对象。

技术介绍

[0005]现代计算和显示技术促进了用于所谓的“虚拟现实”、“增强现实”或“混合现实”体验的系统的开发，其中数字再现图像或其部分以它们看起来或可能被感知为真实的方式呈现给用户。虚拟现实或“VR”场景通常涉及呈现数字或虚拟图像信息而对其他实际的真实世界视觉输入不透明；增强现实或“AR”场景通常涉及呈现数字或虚拟图像信息，作为对用户周围的真实世界的可视化的增强；混合现实或“MR”涉及将真实世界和虚拟世界融合，以产生物理和虚拟对象共存并实时交互的新环境。事实证明，人类视觉感知系统非常复杂，并且产生有助于连同其它虚拟或真实世界的图像元素一起的虚拟图像元素的舒适、自然、丰富呈现的AR技术是具有挑战性的。本文公开的系统和方法解决了与AR和VR技术相关的各种挑战。

技术实现思路

[0006]描述了用于自动重新定位虚拟对象的增强现实系统的各种实施例。
[0007]在一个示例实施例中，公开了一种用于在三维(3D)环境中自动重新定位虚拟对象的增强现实(AR)系统。该AR系统包括被配置为在3D视图中呈现虚拟内容AR显示器和与AR显示器通信的硬件处理器。该硬件处理器被编程为：识别用户的3D环境中的目标虚拟对象，其中向目标虚拟对象分配表示第一位置和第一取向的一个向量；接收将目标虚拟对象附到目的对象的指示，其中向目的对象分配表示第二位置和第二取向的至少一个向量；至少部分地基于第一位置和第二位置计算目标虚拟对象与目的对象之间的轨迹；沿着轨迹朝向目的对象移动目标虚拟对象；跟踪目标虚拟对象的当前位置；至少部分地基于目标虚拟对象的当前位置和第二位置来计算目标虚拟对象与目的对象之间的距离；确定目标虚拟对象与目的虚拟对象的距离是否小于阈值距离；响应于距离小于或等于阈值距离的比较，自动将目
标虚拟对象附到目的对象并将目标虚拟对象定向到第二取向；以及通过AR显示器在第二位置处渲染具有第二取向的目标虚拟对象，其中在第二取向下目标虚拟对象覆盖在目的对象上。
[0008]在另一示例实施例中，公开了一种用于在三维(3D)环境中自动重新定位虚拟对象的方法。该方法包括可以在包括计算机硬件的增强现实(AR)系统的控制下被执行，AR系统被配置为允许用户与3D环境中的对象的交互。该方法包括：识别用户的3D环境中的目标虚拟对象，目标虚拟对象具有第一位置和第一取向；接收相对于目的对象重新定位目标虚拟对象的指示；识别用于重新定位目标虚拟对象的参数；分析与3D环境、目标虚拟对象和目的对象中的至少一个相关联的功能可见性(affordance)；基于功能可见性计算用于重新定位目标虚拟对象的参数的值；基于用于重新定位目标虚拟对象的参数的值来确定目标虚拟对象的第二位置和第二取向以及目标虚拟对象的移动；以及以第二位置和第二取向以及从第一位置和第一取向到达第二位置和第二取向的目标虚拟对象的移动来渲染目标虚拟对象。
[0009]此说明书所述主题的一个或多个实施方式的细节在下面的附图和描述中阐述。从描述、附图和权利要求中，其他特征、方面以及优势将变得显而易见。本
技术实现思路
和之后的具体实施方式都不旨在限定或限制本专利技术主题的范围。
附图说明
[0010]图1描绘了具有由人观看到的某些虚拟现实对象和某些物理对象的混合现实场景的图示。
[0011]图2示意性地示出了可穿戴显示系统的示例。
[0012]图3示意性地示出了使用多个深度平面模拟三维图像的方法的方面。
[0013]图4示意性地示出了用于将图像信息输出给用户的波导堆叠的示例。
[0014]图5示出了可以由波导输出的示例性出射光束。
[0015]图6是示出了光学系统的示意图，该光学系统包括波导设备、用于将光光学耦合到波导设备或光学耦合来自波导设备的光的光学耦合器子系统、以及用于产生多焦点体积显示、图像或光场的控制子系统。
[0016]图7是可穿戴系统的示例的框图。
[0017]图8是渲染与识别的对象有关的虚拟内容的方法的示例的过程流程图。
[0018]图9是可穿戴系统的另一示例的框图。
[0019]图10是用于确定到可穿戴系统的用户输入的方法的示例的过程流程图。
[0020]图11是用于与虚拟用户界面交互的方法的示例的过程流程图。
[0021]图12A和12B示出了将虚拟对象自动附到桌子的示例。
[0022]图13A、13B、13C和13D示出了当虚拟对象的一部分接触墙壁时自动定向虚拟对象的示例。
[0023]图14A、14B、14C和14D示出了将虚拟对象从桌子移动到墙壁的示例。
[0024]图15A、15B和15C示出了从侧视图附接和定向虚拟对象的示例。
[0025]图15D和15E示出了从墙壁分离虚拟对象的示例。
[0026]图15F、15G和15H示出了从侧视图附接和定向虚拟对象的附加示例。
[0027]图16是用于附接和定向虚拟对象的示例方法。
[0028]图17是用于从用户环境中的另一对象分离虚拟对象的示例方法。
[0029]在整个附图中，可以重复使用附图标记来指示所引用的元件之间的对应关系。提供附图是为了说明本文描述的示例实施例，而不是为了限制本公开的范围。
具体实施方式
[0030]概述
[0031]在AR/MR环境中，用户可能想要通过改变虚拟对象的位置或取向来重新定位虚拟对象。作为一个示例，用户可以在三维(3D)空间中移动虚拟对象并将虚拟对象附到用户环境中的物理对象。虚拟对象可以是二维(2D)或3D对象。例如，虚拟对象可以是平面2D电视显示器或3D虚拟咖啡壶。用户可以沿轨迹移动虚拟对象并且通过使用用户输入设备(例如，图腾(totem))和/或通过改变用户的姿势将虚拟对象附到物理对象。例如，用户可以移动用户输入设备以使虚拟电视(TV)屏幕从桌子移动到墙壁。类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强现实AR系统，包括：硬件计算机处理器；以及非暂时性计算机可读介质，其具有被存储在其上的软件指令，所述软件指令由所述硬件计算机处理器执行以使所述AR系统执行操作，所述操作包括：接收来自所述AR系统的用户的复制被包括在所述用户的虚拟环境中的目标虚拟对象的指示；确定在所述虚拟环境内的目的对象；计算在所述虚拟环境中所述目标虚拟对象与所述目的对象之间的轨迹；在所述AR系统的显示器上生成并渲染所述目标虚拟对象的复制物沿着所述轨迹朝向所述目的对象的移动；确定所述目标虚拟对象的所述复制物与所述目的对象之间的距离；响应于确定所述目标虚拟对象的所述复制物与所述目的对象之间的所述距离小于第一阈值距离，自动地相对于所述目的对象来定向所述目标虚拟对象的所述复制物，其中所述第一阈值距离基于与定向速度相关联的用户偏好；以及响应于确定所述目标虚拟对象的所述复制物与所述目的对象之间的所述距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：奇跃公司，
类型：发明
国别省市：