用于在三维虚拟环境中控制对象的运动的方法技术

本发明专利技术涉及用于由浏览三维虚拟环境的用户的人机接口设备在三维虚拟环境中控制对象的运动的方法、系统和设备。人机接口设备被连接到用于接入三维虚拟环境的客户机设备。三维虚拟环境被部署在至少一个应用服务器（3D-AS）上。客户机设备和至少一个应用服务器通过通信链路连接。该方法首先通过检测指针在二维表面上的位置来确定在二维表面上的起始点，随后基于起始点，分配围绕起始点的表面上的第一区域、围绕第一区域的表面上的第二区域以及围绕第二区域的表面上的第三区域。另外，对象运动控制指令根据指针的运动和与检测到运动发生的区域相关联的对象运动控制函数而生成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及如在权利要求I的前序部分描述的和如在权利要求5的前序部分描述的系统。
技术介绍
当前，在三维虚拟环境中准确、平稳和直观地移动对象要求任一人机接ロ设备(还称为HID)对于虚拟现实和/或人的两个手的协调而具体定制，每个手控制模拟输入设备上的两个自由度。已知的用于三维虚拟环境中的对象的运动控制的带有两个模拟游戏杆的控制台是在传统家庭游戏系统中实现的解决方案。每ー个模拟游戏杆允许两个自由度。该交互机制依赖于目标应用的可用性要求，但用于三维虚拟世界中的虚拟人的典型控制机制是ー个 游戏杆(通常是左边的)控制虚拟人的线性运动，而另ー个游戏杆(通常是右边的)控制相机角度的运动。更多分裂性的控制设备,如任天堂(Nintendo) Wii带有的控制设备,还需要两个手的配合以捕获三维世界中的运动一只手通过在Nunchuck上呈现的模拟操作杆控制两个自由度，而另ー只手通过倾斜Wii遥控器控制额外的两个自由度。此外，美国专利申请(公开号US2004/0260507，公开日2004年12月23日)公开了一种用于測量角和线性速度的专用传感器硬件，然而，在专业虚拟现实VR系统中使用的更高级的跟踪技术高精度地捕获全部六个自由度，但使用昂贵的、专用和复杂的装置。在另ー个美国专利申请(公开号US2009/0209343，公开日2009年8月20日)中公开了ー种拍摄系统，其通过将手和身体运动转换成第二人生(Second Life)中的虚拟人的运动来工作。向前轻触一点,虚拟人就会走,轻触得快,虚拟人就会跑,轻触得太快,你就会跌倒。先前描述的用于在三维环境中控制对象的运动的系统每ー个都是不利的，因为需要相对复杂的系统控制该运动，其中复杂性在该系统中是需要的，即，用于分析人的姿势的照相机设置和处理环境以及在三维世界中控制对象的运动所需要的身体协调的水平。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供ー种上述已知类型的，但其中，用于在这种三维虚拟环境中控制对象的系统的复杂性被降低。根据本专利技术，该目的通过根据权利要求I的方法、根据权利要求5的系统、根据权利要求7的对象运动控制模块、根据权利要求9的相关客户机设备和根据权利要求10的相关人机接ロ设备实现。实际上，首先通过检测指针在ニ维表面上的初始位置来确定ニ维表面上的起始点，并基于所确定的该起始点，围绕起始点在ニ维表面上分配第一区域，围绕所述第一区域在ニ维表面上分配第二区域，接着围绕第二区域在该表面上分配第三区域，随后根据指针在表面上的连续运动和与运动被检测到的区域相关联的对象运动控制函数，将对象运动控制函数分配给每个所分配的区域，从而生成对象运动控制指令。第二分配区域是不包括第一分配区域的分配区域，第三分配区域是不包括第一分配区域和第二分配区域的分配区域。本专利技术的附加优点在于只需要单手交互，并且该方案可使用现成的硬件(例如触摸敏感表面)容易实现，允许三个自由度并允许在三维环境中控制对象的角和线性速度，这对于休闲的玩家或对于以直观方式导航3D虚拟环境是足够的。本专利技术的另ー个特有的特征在权利要求2、权利要求6和权利要求8中描述。如果指针的运动发生在第一分配区域内，则对象运动控制函数意味着对象在三维虚拟环境中没有运动，如果指针的运动在第二区域内被检测到，则对象运动控制函数意味着在三维虚拟环境中仅涉及/指示对象的角运动，其中角速度根据指针的运动获得，或者在指针的运动在第三区域内被检测到的情况下，对象运动控制函数意味着在三维虚拟环境 中涉及/指示对象的旋转和线性运动，其中角和线性速度根据指针的运动获得。需要注意，在权利要求中使用的术语“包括”不应当被解释为限于其后所列出的装置。因此，表述“设备包括装置A和B”的范围不应当限于仅由组件A和B构成的设备。它意味着对于本专利技术，设备仅有的相关组件是A和B。同样，需要注意，权利要求中使用的术语“连接”不应被解释为仅限于直接连接。因此，表述“设备A连接到设备B”的范围不应当限于设备A的输出直接连接到设备B的输入的设备或系统。它意味着在A的输出和B的输入之间存在路径，它可以是包括其它设备或装置的路径。附图说明通过结合附图參考以下的实施例描述，本专利技术的上述和其它目的和特征将会更加明显，并且专利技术本身可以得到更好的理解，其中图I表示用于在三维虚拟环境中控制对象的运动的系统，其具有设备和连接网络并且其中本专利技术的实施例得以实现。图2表示对象运动控制模块的功能性结构，其用于在根据本专利技术的用于在三维虚拟环境中控制对象的运动的系统中使用。图3a表示ニ维表面，其上面分配有起始点和第一、第二、第三区域。图3b进ー步表示指针在ニ维表面上相对于起始点和第一、第二、第三分配区域的运动。具体实施例方式在下面的段落中，将參考附图描述根据本专利技术的用于在三维虚拟环境中控制对象的运动的系统和相关设备的实现。在该描述的第一段中，描述如分别在图I和图2中呈现的该网络的主要组件及其功能部分。在第二段中，定义在前面提到的网络组件与所描述的功能部分之间的所有连接。在接下来的段落中，描述用于在三维虚拟环境中控制对象的运动的系统的实际执行。本专利技术的该实施例的关键组件，如图I所示，是应用服务器3D-4S，其部署了如第二人生、仙境(Wonderland)、OpenCroque> Solipsys的三维虚拟环境3DVE或任何其它三维虚拟环境/世界。虽然为了简化的原因，只示出了一个应用服务器3D-4S，但通常有超过ー个的这种应用服务器。另外，存在用于接入三维虚拟环境的客户机设备CLD，其中客户机设备CLD通常是个人计算机、如个人数字助理的移动PC或移动电话等，并且客户机设备CLD具有经由DSL、电缆、WiFi或者其它的因特网接入。客户机设备CLD通常还执行用于接入如第二人生的三维虚拟环境3DVE的客户机应用。为了在这种三维虚拟环境3DVE中控制如用户虚拟人的对象的运动，存在人机交互设备HID，在本专利技术中是具有触摸屏的移动通信设备，可选择地，也可以是膝上型计算机的触摸板或者甚至是用于控制客户机设备CLD的鼠标。需要重点指出的是，在本专利技术中公开的交互机制不需要在人机交互设备HID上提供3D环境，也不需要終端用户直接目光接触人机交互设备HID。 人机交互设备HID可通过有线或无线连接而连接到客户机装置CLD。有线连接可以是USB、火线(Firewire)、串行端ロ、以太网、光纤或者任何其它连接。无线连接技术包括wifi、wimax、蓝牙、红外、3G、LTE或者任何其它无线连接。客户机设备CLD可通过因特网连接或任何其它合适的连接(如内部网、蓝牙、wifi、wimax、3G网络等)直接或间接(例如通过接入网络连接)地连接到应用服务器3D-AS。此外，客户机设备CLD或者应用服务器3D-4S可以包括对象运动控制模块0MCM，用于将来自HID的输入数据转换成三维世界内对象的预期运动。可选择地，对象运动控制模块OMCM的功能可分布在客户机设备CLD、应用服务器3D-4S和任何其它中间设备上。对象运动控制模块OMCM首先包括初始指针检测部IPDP，其能够通过检测指针在ニ维表面上的位置来确定ニ维表面上的起始点，其中二维表面可以是膝上型计算机设备的触摸板或PDA的触摸敏感屏。可选择地，如果作为人机交互装置HID的鼠标在作为ニ维表面的桌子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·博克，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯公司，
类型：发明
国别省市：