[發(fā)明專利]一種基于人機交互的三維繪圖系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN104637080A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設計）人: 費樹培;樊建平;謝耀欽
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F3/0487
• 代理公司: 深圳市科進知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 沈祖鋒;郝明琴

1.一種基于人機交互的三維繪圖系統(tǒng)，其特征在于，包括：

智能眼鏡，用于在三維空間中顯示圖像信息，包括：

平面識別單元，用于確定所述智能眼鏡的工作平面；

定位跟蹤單元，用于跟蹤所述智能眼鏡的佩戴者頭部位置，并根據(jù)所述頭部位置實時調(diào)整所述智能眼鏡疊加在所述工作平面上的圖像，使所述佩戴者與所述圖像保持相對靜止；

交互筆，信號連接于所述智能眼鏡，用于執(zhí)行二維圖形的繪制；

主機，信號連接于所述智能眼鏡，所述主機安裝有三維繪圖軟件，所述主機通過無線信號將所述三維繪圖軟件的界面?zhèn)鬟f到所述智能眼鏡中，所述智能眼鏡將所述三維繪圖軟件的界面顯示在所述工作平面上，所述交互筆在所述三維繪圖軟件的界面上繪制二維圖形，所述交互筆還用于對所述二維圖形進行處理，以形成三維圖形；

所述交互筆還用于控制所述三維圖形脫離所述三維繪圖軟件的界面，進入所述三維空間中，再經(jīng)所述智能眼鏡顯示所述三維圖形的信息。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于人機交互的三維繪圖系統(tǒng)，其特征在于：所述平面識別單元包括第一攝像頭、第二攝像頭、紅外矩陣網(wǎng)格LED及第一處理器，所述第一攝像頭、第二攝像頭分別對稱設置于所述智能眼鏡的左右兩端，所述紅外矩陣網(wǎng)格LED設置于所述智能眼鏡的中心，所述紅外矩陣網(wǎng)格LED用于產(chǎn)生紅外線矩陣網(wǎng)格，所述第一處理器內(nèi)置于所述智能眼鏡的內(nèi)部，所述第一攝像頭、第二攝像頭用于識別所述紅外矩陣網(wǎng)格LED投射在所述智能眼鏡佩戴者眼前的平面上散射的紅外線，所述第一處理器用于分析所述紅外線，并得出所述平面相對于所述智能眼鏡的距離和角度，從而確定所述智能眼鏡的工作平面。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于人機交互的三維繪圖系統(tǒng)，其特征在于：所述紅外矩陣網(wǎng)格LED包括開設有網(wǎng)格槽的擋板和位于所述擋板正前方的紅外LED，所述紅外LED產(chǎn)生的紅外線經(jīng)所述擋板后產(chǎn)生紅外線矩陣網(wǎng)格。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于人機交互的三維繪圖系統(tǒng)，其特征在于：所述定位跟蹤單元包括三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀，所述三軸加速度傳感器用于跟蹤所述佩戴者的頭部在X、Y、Z坐標軸方向上的移動；所述三軸陀螺儀用于跟蹤所述佩戴者的頭部在X、Y、Z坐標軸方向上的轉(zhuǎn)動。

5.根據(jù)權利要求2所述的基于人機交互的三維繪圖系統(tǒng)，其特征在于：所述智能眼鏡還包括第一紅外LED，所述第一紅外LED設置于所述智能眼鏡的中心且位于所述紅外矩陣網(wǎng)格LED的上方，所述第一攝像頭、第二攝像頭及所述第一紅外LED形成手指識別單元，所述手指識別單元用于識別所述佩戴者的手指在所述三維空間中的位置關系。

6.根據(jù)權利要求1所述的基于人機交互的三維繪圖系統(tǒng)，其特征在于：所述交互筆包括筆尖、第一紅外線發(fā)射點、第二紅外線發(fā)射點及處理器，所述第一紅外線發(fā)射點及第二紅外線發(fā)射點分別位于所述交互筆的兩端，通過所述第一紅外線發(fā)射點、第二紅外線發(fā)射點可確定所述筆尖的坐標，所述處理器設置于所述交互筆的內(nèi)部，用于控制交互筆的整體工作。

7.根據(jù)權利要求1所述的基于人機交互的三維繪圖系統(tǒng)，其特征在于：所述主機為電腦或者網(wǎng)絡上的云。

8.一種基于人機交互的三維繪圖方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟A：通過所述平面識別單元確定所述智能眼鏡的工作平面；

步驟B：所述智能眼鏡將顯示的圖像畫面疊加在所述工作平面上；

步驟C：通過定位跟蹤單元跟蹤所述智能眼鏡的佩戴者頭部位置，并根據(jù)所述頭部位置實時調(diào)整所述智能眼鏡疊加在所述工作平面的圖像，使所述佩戴者與所述圖像保持相對靜止；

步驟D：開啟所述主機上的三維繪圖軟件，所述主機通過無線信號將所述三維繪圖軟件的界面?zhèn)鬟f到所述智能眼鏡中，所述智能眼鏡將所述三維繪圖軟件的界面顯示在所述工作平面上，并通過所述交互筆在所述三維繪圖軟件的界面繪制二維圖形；

步驟E：通過所述交互筆對所述二維圖形進行處理，以形成三維圖形；

步驟F：通過所述交互筆控制所述三維圖形脫離所述三維繪圖軟件的界面，進入所述三維空間中；

步驟G：所述智能眼鏡顯示所述三維圖形的信息。

9.根據(jù)權利要求8所述的基于人機交互的三維繪圖方法，其特征在于，還包括步驟H，使用者通過手指對置于三維空間中的三維圖形模型進行移動、旋轉(zhuǎn)操作，實現(xiàn)所述三維圖形和其他繪制的3D模型之間的配合、組裝。