一種三維虛擬手勢(shì)選擇場(chǎng)景物體的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三維虛擬手勢(shì)選擇場(chǎng)景物體的方法，包括如下步驟：（1）建立三維手勢(shì)模型庫(kù)；其特征在于，還包括如下步驟：（2）確定所放物體的桌面方程；（3）初始化時(shí)刻T＝0;（4）預(yù)測(cè)三維手勢(shì)的運(yùn)動(dòng)軌跡，利用三維手勢(shì)T和T+1時(shí)刻的位置信息HT和HT+1，預(yù)測(cè)一條直線l:（5）初步選定待選的物體集C1；（6）最終確定待選的物體集C2;（7）顯示待選的物體，將集合C2中的候選物體進(jìn)行高光顯示；（8）對(duì)待選的物體進(jìn)行碰撞檢測(cè)，依次對(duì)物體集C2每個(gè)候選物體進(jìn)行碰撞檢測(cè)，若碰撞檢測(cè)成功，則結(jié)束，否則，T=T+1,T為時(shí)刻，轉(zhuǎn)步驟（4）。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)三維手勢(shì)準(zhǔn)確選擇場(chǎng)景內(nèi)的物體。
【專利說明】一種三維虛擬手勢(shì)選擇場(chǎng)景物體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三維虛擬手勢(shì)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種三維虛擬手勢(shì)選擇場(chǎng)景物體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通過指點(diǎn)選擇物體是現(xiàn)實(shí)中最簡(jiǎn)單的一種動(dòng)作，只要給定一個(gè)選擇方向即可以通過相交測(cè)試判斷選中的物體。在沉浸式環(huán)境中，往往用視點(diǎn)和虛擬手的位置形成選擇方向，而在桌面環(huán)境下，僅需要鼠標(biāo)點(diǎn)的位置即可。這種技術(shù)最早可以追溯到MIT在1980年開發(fā)的“put-that-there”界面，其中用語音來進(jìn)行確認(rèn)選擇操縱。之后，大量的選擇技術(shù)被開發(fā)出來，這些技術(shù)的區(qū)別來自于這兩個(gè)設(shè)計(jì)變量:選擇方向形成的方式和選擇的范圍(決定每次選擇有多少個(gè)物體可能被選中)。
[0003]由于指點(diǎn)選擇基本上不需要用戶的物理動(dòng)作，因此僅就選擇來說它可以獲得良好的用戶性能。然而由于維度限制這種指點(diǎn)技術(shù)不適合于對(duì)象定位操作，用戶僅能夠在繞視點(diǎn)的一個(gè)弧度上定位，也不能將對(duì)象沿著選擇方向移動(dòng)。
[0004]Ray-Casting是最簡(jiǎn)單的指點(diǎn)選擇技術(shù)。當(dāng)前的選擇方向由附著在虛擬手上的矢量P和虛擬手的位置h決定:p(a)=h+ap,0〈a〈+理論上這種技術(shù)能夠選擇任意遠(yuǎn)處的物體，但隨著距離的增加和對(duì)象尺寸的縮小，選取的難度也越來越大。同時(shí)由于硬件抖動(dòng)的影響，選取的錯(cuò)誤率也逐漸提高。
[0005]“探照燈”選取技術(shù)(Spotlight)用一個(gè)從選擇矢量出發(fā)點(diǎn)開始的錐體代替原來的射線，只要有對(duì)象落在這個(gè)錐體內(nèi)則被選中，類似于對(duì)象被照亮一樣。這種技術(shù)對(duì)于微小物體選擇尤其有利，但是同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)多個(gè)對(duì)象落在錐體內(nèi)的情況，反而會(huì)增加誤操作。
[0006]Aperture是對(duì)Spotlfight的改進(jìn)技術(shù),它允許用戶在用錐體選取對(duì)象時(shí)交互式地控制投射的范圍。錐體的投射方向由頭部的跟蹤器和虛擬手決定，用戶可以交互式地調(diào)整虛擬手和頭部的距離來調(diào)整錐體大小，以此來消除選擇的歧義性。
[0007]Image-Plane的思想來自于圖形學(xué)中的一個(gè)基本原理:即我們看到的任何對(duì)象都是在視棱錐后平面上的透視投影，因此只需要給定投影平面上的一個(gè)點(diǎn)就可以進(jìn)行選擇。這種技術(shù)和前面幾種技術(shù)一樣不能改變選擇對(duì)象離操作者的距離，F(xiàn)ishing-Reel彌補(bǔ)了這個(gè)缺點(diǎn)，通過額外的增加輸入設(shè)備，如在跟蹤器上增加按鈕或者滑動(dòng)桿，用戶可以交互式地沿著選擇矢量移動(dòng)被選擇的對(duì)象，但是由于將對(duì)象的六個(gè)自由度分開來控制，這樣依然會(huì)降低用戶性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)方案是提供一種三維虛擬手勢(shì)選擇場(chǎng)景物體的方法，實(shí)現(xiàn)三維手勢(shì)準(zhǔn)確選擇場(chǎng)景內(nèi)的物體。
[0009]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的:
[0010]一種三維虛擬手勢(shì)選擇場(chǎng)景物體的方法，包括如下步驟:[0011](I)建立三維手勢(shì)模型庫(kù)；
[0012]其特征在于，還包括如下步驟:
[0013](2)確定所放物體的桌面方程；
[0014](3)初始化時(shí)刻T = O;
[0015](4)預(yù)測(cè)三維手勢(shì)的運(yùn)動(dòng)軌跡，利用三維手勢(shì)T和T+1時(shí)刻的位置信息Ht和Ητ+1，預(yù)測(cè)一條直線1:
[0016]直線I 的方程為:
【權(quán)利要求】
1.一種三維虛擬手勢(shì)選擇場(chǎng)景物體的方法，包括如下步驟: (1)建立三維手勢(shì)模型庫(kù)； 其特征在于，還包括如下步驟: (2)確定所放物體的桌面方程； (3)初始化時(shí)刻T= O; (4)預(yù)測(cè)三維手勢(shì)的運(yùn)動(dòng)軌跡，利用三維手勢(shì)T和T+1時(shí)刻的位置信息Ht和Ητ+1，預(yù)測(cè)一條直線1:
直線 I 的方程為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維虛擬手勢(shì)選擇場(chǎng)景物體的方法，其特征在于，所述步驟(2)包括如下步驟: (2.1)選擇三維場(chǎng)景中已知桌面左下角點(diǎn)A的三維坐標(biāo)，以及相交于桌面左下角的兩條邊的已知向量，即桌面上的兩條相交的向量^，V2已知； (2.2)由點(diǎn)Α,向量if, ? η2.得到桌面的平面方程:Z = f (X，y, z)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維虛擬手勢(shì)選擇場(chǎng)景物體的方法，其特征在于，所述步驟(5)包括: (5.1)設(shè)定待選中的閾值為R，其中閾值
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維虛擬手勢(shì)選擇場(chǎng)景物體的方法，其特征在于，所述步驟(6)包括: (6.1)依次計(jì)算候選物體C1集合的三位手勢(shì)當(dāng)前位置與各候選物體所形成的向量與手的法向量間的夾角的余弦值，即；cos<n, H^1-Mi), η為手的法向量，手的法向量即為垂直于手掌面的向量； (6.2)判斷cos〈n，H^1-Mi)是否大于0，如果大于0，則此物體即為候選物體，加入到候選物體集C2中，此步驟就是將物體在三維手勢(shì)后面的候選物體排除。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK103472923SQ201310445376
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】馮志全, 張廷芳 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)