[發明專利]虛擬環境中基于四元數的六自由度模型隨動相機控制算法

有效

• 申請號: 201710032264.9
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106843285B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 韓勇;丁志在;馬純永;于吉光
• 申請（專利權）人: 青島海大新星軟件咨詢有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G06T7/246;G06T7/73
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團代

1.虛擬環境中基于四元數的六自由度模型隨動相機控制算法，其特征在于，包括以下步驟：

S1)將當前系統相機視點與運動目標進行綁定：

首先編寫一個隨動相機控制事件處理器，該事件處理器在初始化階段根據用戶需要選擇跟蹤目標，之后將該事件處理器寫入處理器列表，把所寫的事件處理器激活，啟動該事件處理器，在該事件處理器中，通過設置參數判斷是否選擇綁定目標物；

S2)實時獲得當前運動目標所處外部作用力數據，用F_n表示，即：

F_n(F_x，F_y，F_z)

F_n為一個三維向量，表示為單位時間阻力的位移，F_x、F_y和F_z分別表示在X、Y和Z軸方向的阻力的大小；

S3)實時獲得當前運動目標的三維坐標數據及運動姿態參數，通過四元數與六自由度的相關變換算法獲得修正后的運動目標的運動參數：

在四元數中，用A表示物體所在的空間位置，即：

A＝a+bi+cj+dk；

其中i、j、k表示三個虛部方向，b、c、d分別表示i、j、k的參數，用S表示六自由度，即：

S＝(Δ_x，Δ_y，Δ_z，α，β，γ)；

其中Δ_x、Δ_y、Δ_z分別表示x、y、z三個坐標軸的變化量，α、β、γ分別表示繞x、y、z三個坐標軸的旋轉量，有方向與大小，是四元數的虛部參數，用Q表示，即：

Q＝(b，c，d)

因此S簡化為：

S＝(Δ_x，Δ_y，Δ_z，Q)；

在該步驟中，用P₀表示當前跟隨物的三維中心坐標，即：

P₀(x₀，y₀，z₀)；

其中x₀、y₀、z₀分別表示x、y、z三個坐標軸的坐標，設運動目標的運動速度為v，即：

v(ν_x，v_y，v_z)

設實時更新后跟隨物的中心三維坐標為p，則在六自由度參數中，更新六自由度參數為：

Δ_x＝v_x*cos(b)+F_x

Δ_y＝v_y*cos(c)+F_y

Δ_z＝v_z*cos(d)*sin(d)+F_z

所以，更新后運動目標的三維中心坐標為：

p(x，y，z)＝(x₀+Δ_x，y₀+Δ_y，z₀+Δ_z)；

S4)計算相機的運動姿態變化，同步更新相機的運動；

S5)通過鍵盤及外設控制器等裝置改變跟隨目標的運動狀態，控制跟隨目標的運動。

2.根據權利要求1所述的虛擬環境中基于四元數的六自由度模型隨動相機控制算法，其特征在于：

步驟S2)所述當前運動目標所處外部作用力數據由仿真控制器自動模擬獲得或者傳入事先預設的默認值。

3.根據權利要求1所述的虛擬環境中基于四元數的六自由度模型隨動相機控制算法，其特征在于：

在隨動相機控制事件處理器中，通過當前視點位置獲得當前運動目標所處外部作用力。

4.根據權利要求2或3所述的虛擬環境中基于四元數的六自由度模型隨動相機控制算法，其特征在于：

步驟S5)通過設置鍵盤及外設控制器映射碼值控制跟隨目標運動狀態及運動參數。