【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三维虚拟，尤其涉及一种基于数据手套交互的三维虚拟空间的菜单生成与交互方法。
技术介绍
1、三维虚拟空间的菜单、选择、导航等基本界面操作一直是人机交互研究的热点和难点，自然性是虚拟现实系统中影响用户体验的一个主要因素。目前常用的交互方式缺少真实感，交互不方便，效率有待提高
2、虚拟现实系统中，交互方式的自然性是影响用户体验的一个主要因素。目前常用的交互方式是手柄交互，通过基于射线的方式对虚拟菜单进行操作。这种交互方式缺少真实感，交互不方便，效率有待提高。为此，hololen、leap motion都提供了一种新的手势交互方式，通过物理空间中人手的参与，实现对虚拟空间中悬浮手臂附近的虚拟菜单的操作，这是一种虚拟指针隐喻，它依赖于进入虚拟环境的光线，使用户能够与虚拟菜单进行交互。这种方法允许用户选择远处的虚拟菜单或对象，与物理空间中用户的交互习惯比较接近。但是仍需提高真实感。
3、基于手势的交互是vr中的另一种交互方法madg，允许直接手动操作虚拟对象，目前的一些研究使用用户的身体作为虚拟菜单的触摸表面，将虚拟菜单投影到实际身体上，通过直接触摸他们的身体来获得触摸感觉，这种方法导致用户的大部分视野被身体(如手和手臂)消耗，使得难以同时观察菜单和其他交互对象。
技术实现思路
1、为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种基于数据手套交互的三维虚拟空间的菜单生成与交互方法。在用户看不到的情况下与物理手和手臂上生成的菜单进行交互，这与用户在物理空间中的交互
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种基于数据手套交互的三维虚拟空间的菜单生成与交互方法，通过实时跟踪人体手臂来计算手掌和前臂的位置，并在相应的虚拟模型上生成菜单，供用户使用数据手套进行交互和操作；佩戴vr头显的用户实际上点击物理手臂，并获得与真实触觉的自然交互。
4、进一步的，
5、通过与身体部位的交互，将菜单生成和交互体验结合起来；
6、在菜单生成阶段，使用位置跟踪器和数据手套来跟踪手和手臂的位置和方向，自动计算前臂和手掌的位置和面积；菜单界面根据这些信息和菜单层次结构设计；
7、在交互体验阶段，由于真实身体在vr中的隐形性，首先设计出与人类真实手和手臂对应的虚拟模型，然后在其上渲染生成的虚拟菜单。
8、当手掌打开时，自动呈现生成的菜单界面；
9、当手掌合拢时，生成的菜单界面和手和手臂的虚拟模型是不可见的；
10、菜单随手和手臂移动；
11、用户戴上数据手套和vr头显，沉浸在虚拟的世界里，通过直接触摸身体部位获得触觉。
12、再进一步的，
13、菜单生成步骤如下：
14、步骤1)计算物理手和手指的位置；
15、步骤2)设置虚拟和物理手臂之间的映射关系；
16、步骤3)在虚拟手和手臂的交互界面上计算菜单的布局。
17、手和手指在物理空间中的位置是通过从vr头显跟踪器和惯性数据手套获得的数据计算的；
18、首先得到vr头显追踪器(绑在用户手腕上)的空间位置坐标，然后根据惯性数据手套得到每个手指的旋转值，利用上述参数计算出每个手指的空间位置值：
19、
20、这里，和分别表示每只手上每个指关节的位置和旋转，poshi每只手的位置，是跟踪器原点到每个指关节原点之间的偏移量。
21、将手和手臂的虚拟模型渲染到真实的手和手臂的位置，支持用户在物理手和手臂上进行触摸操作；
22、首先计算手头交互式界面的大小；根据实物手上交互界面的大小设置虚拟手模型的大小，虚拟手模型的位置和旋转随着真实手的变化而变化。根据手头交互界面的宽度，在手臂上设置交互式界面的宽度；虚拟手臂模型的位置和旋转会随着真实腕关节的变化而变化。
23、在手和手臂上获得交互式界面后需要计算菜单的布局；根据用户在数据库中设置的菜单级别和交互界面的大小，计算相应交互界面上生成的交互按钮的数量和位置。
24、首先，循环访问菜单级数据库，并获取不同菜单级别的元素信息；
25、定义了三个菜单级别，第一级菜单在手上，第二级菜单在前臂上，第三级菜单在前臂背面。
26、其次，计算不同菜单级别中包含的按钮的大小和位置；根据每个菜单层次结构中的元素数量和大小设置元素的大小和位置。
27、每个用户都戴着hmd和无线数据手套，以导航并与虚拟场景进行交互；
28、头部的旋转由hmd加速度计产生的数据控制，交互由数据手套控制；
29、用户需要触摸物理手臂才能选择虚拟菜单。
30、每个用户的实时手部位置由跟踪传感器捕获，并根据这些数据渲染虚拟手臂和菜单。
31、除了视觉和听觉反馈外，当用户选择虚拟菜单时，他/她已经触摸了物理手臂或手，从而提供了类似于物理世界中的操作的主动触觉反馈。
32、本专利技术的有益效果是
33、交互菜单的生成位置位于用户虚拟手臂表面。
34、用户能够通过真实的触感，获得更加自然的交互体验。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于数据手套交互的三维虚拟空间的菜单生成与交互方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
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9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
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【技术特征摘要】
1.一种基于数据手套交互的三维虚拟空间的菜单生成与交互方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王馨宇，
申请(专利权)人：浪潮智能物联技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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