一种虚拟与现实手势交互校准方法、系统、装置与介质制造方法及图纸

本申请公开了一种虚拟与现实手势交互校准方法，包括以下步骤获取在第一手势下的姿态四元数、虚拟场景中虚拟物品的第一方位、第一角度差；根据姿态四元数以及第一角度差，确定第一校准四元数；根据第一校准四元数对姿态四元数进行第一次校准，得到第一目标四元数；根据第一次校准后的第一目标四元数以及骨架根节点初始坐标，对虚拟模型手进行第二次校准，得到第一骨架根节点坐标；根据第二角度差、确定虚拟模型手的第二目标四元数以及第二骨架根节点坐标；根据第二目标四元数以及第二骨架根节点坐标，对虚拟模型手进行第三次校准。本方法可以提高用户体验。本申请可广泛应用于惯性动捕技术领域内。性动捕技术领域内。性动捕技术领域内。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟与现实手势交互校准方法、系统、装置与介质


[0001]本申请涉及惯性动捕
，尤其是一种虚拟与现实手势交互校准方法、系统、装置与存储介质。

技术介绍

[0002]虚拟现实(Virtual Reality，VR)手势交互一般是通过数据手套来实现，要实现正确的手势交互，需对交互手套进行一些列的标定校准工作。如现有惯性动作捕捉数据手套，一般佩戴者需要摆多个不同的校准手势，花较长的校准时间，校准通过后才能进行驱动虚拟模型手；而且因其交互功能仅限于旋转运动(俯仰、横滚和方位)，且根节点坐标固定，导致第一校准后会出现虚拟右手在用户视野的左边、虚拟左手在用户视野的右边的交叉手现象，而且传统技术要实现空间精确定位功能，还需借助外围设备，如HTC Tracker等，这又要进行一些繁琐的校准工作；然而完成上述校准工作后，如何让现实世界和虚拟世界相结合，如抓取虚拟世界的某个物品，由于现实环境的限制，手势的摆放方位和虚拟物品的摆放方位相差很大，导致不能抓取而不能交互，这又得进行相应的校准等工作，这一系列的繁琐的操作直接影响用户的交互体验。因此，亟需一种新的虚拟与现实手势交互校准方法。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0004]为此，本申请实施例的一个目的在于提供一种虚拟与现实手势交互校准方法、系统、装置与存储介质，该方法可以提高用户体验。
[0005]为了达到上述技术目的，本申请实施例所采取的技术方案包括：一种虚拟与现实手势交互校准方法包括，获取佩戴于真实人手上的各个惯性动捕模块在第一手势下的姿态四元数、虚拟场景中虚拟物品的第一方位、虚拟模型手的初始手势与第一手势的第一角度差；根据所述姿态四元数以及所述第一角度差，确定第一校准四元数；根据所述第一校准四元数对所述惯性动捕模块的姿态四元数进行第一次校准，得到用于驱动所述虚拟模型手的第一目标四元数；获取所述虚拟模型手的骨架根节点初始坐标；根据第一次校准后的所述第一目标四元数以及所述骨架根节点初始坐标，对所述虚拟模型手进行第二次校准，得到第一骨架根节点坐标；计算第二次校准后的所述虚拟模型手的第二方位与虚拟物品的所述第一方位之间的第二角度差；根据所述第二角度差、确定所述虚拟模型手的第二目标四元数以及第二骨架根节点坐标；根据所述第二目标四元数以及所述第二骨架根节点坐标，对所述虚拟模型手进行第三次校准。
[0006]另外，根据本专利技术中上述实施例的一种虚拟与现实手势交互校准的方法，还可以有以下附加的技术特征：
[0007]进一步地，本申请实施例中，所述根据所述姿态四元数以及所述第一角度差，确定第一校准四元数这一步骤，具体包括：将所述姿态四元数进行坐标系变换，得到世界坐标下各个惯性动捕模块的第一标定四元数；所述第一标定四元数为世界坐标下的姿态四元数；
根据所述第一角度差，确定第二标定四元数；所述第二标定四元数用于表征虚拟模型手的初始手势与第一手势的角度差；根据所述第一标定四元数以及所述第二标定四元数，确定第一校准四元数。
[0008]进一步地，本申请实施例中，所述根据所述第一目标四元数以及所述骨架根节点初始坐标，对所述虚拟模型手进行第二次校准这一步骤，具体包括：提取所述第一目标四元数中的方位角信息；根据所述方位角信息、所述骨架根节点初始坐标以及所述第一校准公式，确定第一骨架根节点坐标；所述第一骨架根节点坐标为第二次校准的目标骨架根节点坐标；其中所述第一校准公式为
[0009][0010]其中α为方位角信息，x1和y1为第一目标骨架根节点坐标的X坐标和Y坐标，
×
为矩阵的叉乘，x0以及y0分别为骨架根节点初始坐标中的X坐标和Y坐标。
[0011]进一步地，本申请实施例中，所述根据所述第二角度差、确定所述虚拟模型手的第二目标四元数以及第二骨架根节点坐标这一步骤，具体包括：根据所述第二角度差、第一目标骨架根节点坐标以及第二校准公式，确定第二骨架根节点坐标；其中所述第二校准公式为
[0012][0013]其中γ为第二角度差，x1和y1为第一目标骨架根节点坐标的X坐标和Y坐标，
×
为矩阵的叉乘，x2以及y2分别为第二骨架根节点坐标中的X坐标和Y坐标；根据所述第二角度差，确定旋转四元数；所述旋转四元数表征虚拟手在第三次校准所需的旋转角度；根据所述旋转四元数以及所述第一目标四元数，确定所述虚拟模型手的第二目标四元数；所述第二目标四元数为旋转校准后的四元数。
[0014]进一步地，本申请实施例中，所述根据所述第一标定四元数以及所述第二标定四元数，确定第一校准四元数这一步骤，具体包括：根据所述第一标定四元数、所述第二标定四元数以及第三校准公式，确定第一校准四元数；所述第三校准公式为
[0015]Q
c
(i)＝Q
sn
(i)
×
Q
b
[0016]其中，符号
×
表示四元数乘法，Q
c
(i)表示第一校准四元数，根据此公式完成第一次校准，Q
sb
(i)表示第i个惯性动捕模块第一标定四元数，Q
b
表示第二标定四元数。
[0017]进一步地，本申请实施例中，所述将所述姿态四元数进行坐标系变换，得到世界坐标下各个惯性动捕模块的第一标定四元数这一步骤，具体包括：所述坐标系变换满足以下公式：
[0018]Q
sn
(i)＝[Q
s
(i)]‑1[0019]其中[]‑1为四元数的逆运算，Q
sn
(i)为第一标定四元数，Q
s
(i)为姿态四元数。
[0020]进一步地，本申请实施例中，所述根据所述第一校准四元数对所述惯性动捕模块的姿态四元数进行第一次校准，得到用于驱动所述虚拟模型手的第一目标四元数这一步骤，具体包括：获取各个惯性动捕模块在第一手势下的姿态四元数；根据所述姿态四元数以及所述第一校准四元数，确定第一目标四元数；所述姿态四元数以及第一校准四元数以及所述第一目标四元数满足以下关系：
[0021]Q
m
(i)＝Q
s
(i)
×
Q
c
(i)
[0022]其中Q
c
(i)为第一校准四元数，Q
s
(i)为各个惯性动捕模块在第一手势下的姿态四元数；Q
m
(i)为第一目标四元数。
[0023]另一方面，本申请实施例还提供一种虚拟与现实手势交互校准系统，包括：
[0024]第一获取模块，用于获取佩戴于真实人手上的各个惯性动捕模块在第一手势下的姿态四元数、虚拟场景中虚拟物品的第一方位、虚拟模型手的初始手势与第一手势的第一角度差；第一处理模块，用于根据所述姿态四元数以及所述第一角度差，确定第一校准四元数；第一校准模块，用于根据所述第一校准四元数对所述惯性动捕模块的姿态四元数进行第一次校准，得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟与现实手势交互校准方法，其特征在于，包括以下步骤：获取佩戴于真实人手上的各个惯性动捕模块在第一手势下的姿态四元数、虚拟场景中虚拟物品的第一方位、虚拟模型手的初始手势与第一手势的第一角度差；根据所述姿态四元数以及所述第一角度差，确定第一校准四元数；根据所述第一校准四元数对所述惯性动捕模块的姿态四元数进行第一次校准，得到用于驱动所述虚拟模型手的第一目标四元数；获取所述虚拟模型手的骨架根节点初始坐标；根据第一次校准后的所述第一目标四元数以及所述骨架根节点初始坐标，对所述虚拟模型手进行第二次校准，得到第一骨架根节点坐标；计算第二次校准后的所述虚拟模型手的第二方位与虚拟物品的所述第一方位之间的第二角度差；根据所述第二角度差、确定所述虚拟模型手的第二目标四元数以及第二骨架根节点坐标；根据所述第二目标四元数以及所述第二骨架根节点坐标，对所述虚拟模型手进行第三次校准。2.根据权利要求1所述一种虚拟与现实手势交互校准方法，其特征在于，所述根据所述姿态四元数以及所述第一角度差，确定第一校准四元数这一步骤，具体包括：将所述姿态四元数进行坐标系变换，得到世界坐标下各个惯性动捕模块的第一标定四元数；所述第一标定四元数为世界坐标下的姿态四元数；根据所述第一角度差，确定第二标定四元数；所述第二标定四元数用于表征虚拟模型手的初始手势与第一手势的角度差；根据所述第一标定四元数以及所述第二标定四元数，确定第一校准四元数。3.根据权利要求1所述一种虚拟与现实手势交互校准方法，其特征在于，所述根据所述第一目标四元数以及所述骨架根节点初始坐标，对所述虚拟模型手进行第二次校准这一步骤，具体包括：提取所述第一目标四元数中的方位角信息；根据所述方位角信息、所述骨架根节点初始坐标以及所述第一校准公式，确定第一骨架根节点坐标；所述第一骨架根节点坐标为第二次校准的目标骨架根节点坐标；其中所述第一校准公式为其中α为方位角信息，x1和y1为第一目标骨架根节点坐标的X坐标和Y坐标，
×
为矩阵的叉乘，x0以及y0分别为骨架根节点初始坐标中的X坐标和Y坐标。4.根据权利要求1所述一种虚拟与现实手势交互校准方法，其特征在于，所述根据所述第二角度差、确定所述虚拟模型手的第二目标四元数以及第二骨架根节点坐标这一步骤，具体包括：根据所述第二角度差、第一目标骨架根节点坐标以及第二校准公式，确定第二骨架根节点坐标；其中所述第二校准公式为
其中γ为第二角度差，x1和y1为第一目标骨架根节点坐标的X坐标和Y坐标，
×
为矩阵的叉乘，x2以及y2分别为第二骨架根节点坐标中的X坐标和Y坐标；根据所述第二角度差，确定旋转四元数；所述旋转四元数表征虚拟手在第三次校准所需的旋转角度；根据所述旋转四元数以及所述第一目标四元数，确定所述虚拟模型手的第二目标四元数；所述第二目标四元数为旋转校准后的四元数。5.根据权利要求2所述一种虚拟与现实手势交互校准方法，其特征在于，所述根据所述第一标定四元数以及所述第二标定四元数，确定第一校准四元数这一步骤，具体包括：根据所述第一标定四元数、所述第二标定四元数以及第三校准公式，确定第一校准四元数；所述第三校准公式为Q
c
(i)＝Q
sn
(i)
×
Q
b
...

【专利技术属性】
技术研发人员：许定林，张建华，黄新乐，宁尚彬，罗运明，
申请(专利权)人：广州虚拟动力网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：