一种三维虚拟模型交互方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三维虚拟模型交互方法和装置，涉及人机交互技术领域，包括捕捉式交互方法和感应式交互方法；捕捉式交互方法通过移动终端上设置的投影装置在移动终端前投影出虚拟区域，然后捕捉装置对用户在虚拟区域上的操作手势进行捕捉，移动终端内的交互系统通过对操作手势进行分析转换从而实现了对三维虚拟模型的人机交互。通过捕捉式交互方法，使得用户在对三维虚拟模型进行交互时，不必仅仅局限于在触控感应屏上进行操控，还可在投影装置所投影的虚拟区域进行操作，使得用户在进行操作时不必受触控感应屏面积大小的限制，进而提升优化了用户进行人机交互操作时的操作感受。受。受。

【技术实现步骤摘要】
一种三维虚拟模型交互方法和装置


[0001]本专利技术涉及人机交互
，更具体地说，它涉及一种三维虚拟模型交互方法和装置。

技术介绍

[0002]随着人工智能的发展，出现了大量应用AR(Augmented Rea l ity，增强现实技术)技术的AR游戏。AR是一种实时地计算影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，目标是在屏幕上将虚拟世界套在现实世界并进行互动，使人们获取更为深刻的视觉体验。
[0003]目前，市场上的交互方法只能够在相应的人机交互装置上的触控感应屏上进行人机交互操作，这就使得用户的操作被局限于人机交互装置上的触控感应屏上，从而不能够给用户带来更为真实和富有科技感的人机交互感受，同时目前人机交互的准确性不高，这也给用户带来了较差的人机交互感受。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种三维虚拟模型交互方法和装置。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种三维虚拟模型交互方法，包括捕捉式交互方法和感应式交互方法；
[0006]捕捉式交互方法通过移动终端上设置的投影装置在移动终端前投影出虚拟区域，然后捕捉装置对用户在虚拟区域上的操作手势进行捕捉，移动终端内的交互系统通过对操作手势进行分析转换从而实现了对三维虚拟模型的人机交互，捕捉式交互方法以下步骤：
[0007]S1、移动终端上设置的投影装置在移动终端前方投影出虚拟区域；
[0008]S2、交互系统对三维虚拟模型构建虚拟球体，虚拟球体为三维虚拟模型的外接球；
[0009]S3、交互系统对投影出的虚拟区域构建平面虚拟交互坐标系；
[0010]S4、用户在虚拟区域内进行人机交互操作；
[0011]S5、捕捉装置对用户在虚拟区域内的操作手势进行捕捉；
[0012]S6、交互系统对操作手势进行分析转换从而实现了对三维虚拟模型的人机交互。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：虚拟区域是通过投影装置以移动终端上的触控感应屏为原型等比例投放的矩形区域。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：平面虚拟交互坐标系是以该矩形区域左下角为原点，水平向右为X轴正方向，用W表示虚拟区域的宽度，竖直向上为Y轴正方向，用H表示虚拟区域的长度。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：S1包括以下步骤：
[0016]S11、构建虚拟单位球；
[0017]S12、将虚拟区域内的坐标映射转换到空间三维坐标系内，空间三维坐标系是以矩
形区域的中心为原点，水平向右为X轴正方向、竖直向上为Y轴正方向、垂直屏幕向外为Z轴正方向的左手坐标系；将虚拟区域的宽高规范化调整为0
‑
1，则虚拟区域的分辨率分别为NW和NH，其中：
[0018]NW＝1.0/((W
‑
1.0)*0.5)；
[0019]NH＝1.0/((H
‑
1.0)*0.5)；
[0020]故在虚拟区域的任意一点的坐标(Poi ntX，Poi ntY)都可以映射转化到规范化的窗口之中，转化后的坐标为(X，Y)，其中：
[0021]X＝Poi ntX*NW
‑
1.0；
[0022]Y＝Poi ntY*NH
‑
1.0；
[0023]S13、结合虚拟单位球计算空间三维坐标中的Z值，由于虚拟单位球的半径值为1，故有X2+Y2+Z2＝1,则
[0024]若则Z＝0；
[0025]若则
[0026]故虚拟区域内的任意一点坐标(Poi ntX，Poi ntY)映射转化到空间三维坐标系中的虚拟单位球上，其坐标为(Poi ntX*NW
‑
1.0，Poi ntY*NH
‑
1.0，
[0027]作为本专利技术进一步的方案：人机交互操作包括旋转操作、平移操作和缩放操作，旋转操作为用户在虚拟区域内从起始点A点移动至终结点B点，平移操作为用在虚拟区域内从起始点A点停留时刻t后再移动至B点，缩放操作为用户在虚拟区域内从起始点A点和A`点移动至终结点B点和B`点。
[0028]作为本专利技术进一步的方案：交互系统包括中央控制器、数据测量模块、数据分析模块和动作操纵模块，数据测量模块与中央控制器通讯连接，数据测量模块与数据分析模块通讯连接，数据分析模块与中央控制器通讯连接，动作操纵模块与中央控制器通讯连接，动作操纵模块用于接收中央控制器的调控指令控制三维虚拟模型运动。
[0029]作为本专利技术进一步的方案：数据测量模块包括时间测量单元和距离测量单元，时间测量单元用于测量用户在虚拟区域内进行交互操作时在起始点的停留时刻t，距离测量单元用于测量用户在虚拟区域内进行操作的手指或手掌距离触控感应屏的垂直距离L。
[0030]作为本专利技术进一步的方案：数据分析模块包括时间分析单元和距离分析单元，时间分析单元用于分析对比时间测量单元所测的停留时刻t和预设的时刻阈值t`的大小，距离分析单元用于分析对比距离测量单元测得的垂直距离L与预设的动态距离阈值L`的差值与误差阈值l的大小；
[0031]时间分析单元对停留时刻t和预设的时刻阈值t`的分析对比过程如下：
[0032]若t≤t`，则时间分析单元判断人机交互操作为旋转操作或缩放操作；
[0033]若t＞t`，则时间分析单元判断人机交互操作为平移操作；
[0034]距离分析单元对距离测量单元测得的垂直距离L与预设的动态距离阈值L`的差值与误差阈值l的分析对比过程如下：
[0035]若0≤|L
‑
L`|≤l，则距离分析单元判断|L
‑
L`|为用户进行人机交互操作时的合理距离误差，并将分析结果传递给中央控制器；
[0036]若L
‑
L`＞l，则距离分析单元将分析结果传递给中央控制器，中央控制器控制投影装置所投影的虚拟区域远离投影装置，直至使得0≤|L
‑
L`|≤l；
[0037]若L`
‑
L＞l，则距离分析单元将分析结果传递给中央控制器，中央控制器控制投影装置所投影的虚拟区域靠近投影装置，直至使得0≤|L
‑
L`|≤l。
[0038]作为本专利技术进一步的方案：感应式交互方法是用户用手直接触摸移动终端上设置的触控感应屏，移动终端内交互系统通过对触控感应屏所感应的触点信息进行分析转换从而实现了对虚拟模型的人机交互。
[0039]一种三维虚拟模型交互装置，交互装置包括交互系统、投影装置、捕捉装置和触控感应屏，其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由中央控制器执行时，使得交互装置执行如上的交互方法。
[0040]与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：
[0041]1、通过捕捉式交互方法，使得用户在对三维虚拟模型进行交互时，不必仅仅局限于在触控感应屏上进行操控，还可在投影装置所投影的虚拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维虚拟模型交互方法，其特征在于，包括捕捉式交互方法和感应式交互方法；捕捉式交互方法通过移动终端上设置的投影装置(102)在移动终端前投影出虚拟区域，然后捕捉装置(103)对用户在虚拟区域上的操作手势进行捕捉，移动终端内的交互系统(101)通过对操作手势进行分析转换从而实现了对三维虚拟模型的人机交互，捕捉式交互方法以下步骤：S1、移动终端上设置的投影装置(102)在移动终端前方投影出虚拟区域；S2、交互系统(101)对三维虚拟模型构建虚拟球体，虚拟球体为三维虚拟模型的外接球；S3、交互系统(101)对投影出的虚拟区域构建平面虚拟交互坐标系；S4、用户在虚拟区域内进行人机交互操作；S5、捕捉装置(103)对用户在虚拟区域内的操作手势进行捕捉；S6、交互系统(101)对操作手势进行分析转换从而实现了对三维虚拟模型的人机交互。2.根据权利要求1所述的一种三维虚拟模型交互方法，其特征在于，虚拟区域是通过投影装置(102)以移动终端上的触控感应屏(104)为原型等比例投放的矩形区域。3.根据权利要求2所述的一种三维虚拟模型交互方法，其特征在于，平面虚拟交互坐标系是以该矩形区域左下角为原点，水平向右为X轴正方向，用W表示虚拟区域的宽度，竖直向上为Y轴正方向，用H表示虚拟区域的长度。4.根据权利要求3所述的一种三维虚拟模型交互方法，其特征在于，S1包括以下步骤：S11、构建虚拟单位球；S12、将虚拟区域内的坐标映射转换到空间三维坐标系内，空间三维坐标系是以矩形区域的中心为原点，水平向右为X轴正方向、竖直向上为Y轴正方向、垂直屏幕向外为Z轴正方向的左手坐标系；将虚拟区域的宽高规范化调整为0
‑
1，则虚拟区域的分辨率分别为NW和NH，其中：NW＝1.0/((W
‑
1.0)*0.5)；NH＝1.0/((H
‑
1.0)*0.5)；故在虚拟区域的任意一点的坐标(PointX，PointY)都可以映射转化到规范化的窗口之中，转化后的坐标为(X，Y)，其中：X＝PointX*NW
‑
1.0；Y＝PointY*NH
‑
1.0；S13、结合虚拟单位球计算空间三维坐标中的Z值，由于虚拟单位球的半径值为1，故有X2+Y2+Z2＝1,则若则Z＝0；若则故虚拟区域内的任意一点坐标(PointX，PointY)映射转化到空间三维坐标系中的虚拟单位球上，其坐标为(PointX*NW
‑
1.0，PointY*NH
‑
1.0，5.根据权利要求4所述的一种三维虚拟模型交互方法，其特征在于，人机交互操作包括旋转操作、平移操作和缩放操作，旋转操作为用户在虚拟区域内从起始点A点移动至终结点
B点，平移操作为用在虚拟区域内从起始点A点停留时刻t后再移动至B点，缩放操作为用户在虚拟区域内从起始点A点和A`点移动至终结点B点和B`点。6.根据权利要求5所述的一种三维虚拟模型交互方法，其特征在于，交互系统(101)包括中央控制器(101a)、数据测量模块(101b)、数据分析模块(101c)和动作操纵模...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宝童，周丽，谢朝军，朱亚东，
申请(专利权)人：扬州联图大数据有限公司，
类型：发明
国别省市：