[發明專利]混合現實環境下實體球拍與虛擬球的交互實現方法及系統

在審

• 申請號: 201810446194.6
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108579080A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 楊曉春;王斌;張瑞麒
• 申請（專利權）人: 楊曉春
• 主分類號: A63F13/428
• 分類號: A63F13/428;A63F13/52;A63F13/812
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種混合現實環境下實體球拍與虛擬球的交互實現方法，其特征在于，包括：

1)、建立虛擬運動環境，使用控制器獲取球拍位置，將實現球拍通過混合現實的圖像后以混合現實圖像的形式呈現在虛擬顯示端；

2)、獲取球拍運動過程中球拍的移動速度與角度，通過球拍的移動速度調整碰撞盒的厚度并確定碰撞點；

3)、根據碰撞點，將球拍拍面的法線方向作為虛擬球的受力方向，并且獲取球拍在任意時間間隔內的的平均速度以及彈性材質擊球的初始反彈速率；

4)、根據球拍在任意時間間隔內的的平均速度以及彈性材質擊球的初始反彈速率，計算虛擬球反彈速率，根據虛擬球反彈速率在虛擬顯示端顯示虛擬球的運動過程。

2.根據權利要求1所述的混合現實環境下實體球拍與虛擬球的交互實現方法，其特征在于，所述步驟2)中，獲取球拍運動過程中球拍的移動速度與角度，在虛擬環境中，根據球拍的移動速度，在球拍底部建立虛擬碰撞盒，虛擬碰撞盒與球拍表面的大小相匹配，根據球拍的速度實時調整虛擬碰撞盒的厚度，以使得虛擬球與球拍碰撞被檢測。

3.根據權利要求2所述的混合現實環境下實體球拍與虛擬球的交互實現方法，其特征在于，所述虛擬碰撞盒的厚度th為：

其中，是虛擬球在任意時間間隔內的平均速度，是球拍在任意時間間隔內的平均速度，Δt為時間間隔，球拍運動越快，虛擬碰撞盒的厚度就越大。

4.根據權利要求1所述的混合現實環境下實體球拍與虛擬球的交互實現方法，其特征在于，所述步驟4)所述虛擬球反彈速率v'為：

其中，是球拍在任意時間間隔內的平均速度，v₀是彈性材質擊球的初始反彈速率，拍面的法線方向作為的方向。

5.一種混合現實環境下實體球拍與虛擬球的交互系統，其特征在于，包括虛擬設備端(1)、碰撞檢測模塊(2)、處理模塊(3)、以及計算模塊(4)，其中：

虛擬設備端(1)，用于建立虛擬運動環境，使用控制器獲取球拍位置，將實現球拍通過混合現實的圖像后以混合現實圖像的形式呈現在虛擬顯示端；

碰撞檢測模塊(2)，用于獲取球拍運動過程中球拍的移動速度與角度，通過球拍的移動速度調整碰撞盒的厚度并確定碰撞點；

處理模塊(3)，用于根據碰撞點，將球拍拍面的法線方向作為虛擬球的受力方向，并且獲取球拍在任意時間間隔內的的平均速度以及彈性材質擊球的初始反彈速率；

計算模塊(4)，用于根據球拍在任意時間間隔內的的平均速度以及彈性材質擊球的初始反彈速率，計算虛擬球反彈速率，根據虛擬球反彈速率在虛擬顯示端顯示虛擬球的運動過程。

6.根據權利要求5所述的混合現實環境下實體球拍與虛擬球的交互系統，其特征在于，所述虛擬設備端(1)還包括設置在球拍上的定位器。

7.根據權利要求5所述的混合現實環境下實體球拍與虛擬球的交互系統，其特征在于，所述碰撞檢測模塊(2)還用于獲取球拍運動過程中球拍的移動速度與角度，在虛擬環境中，根據球拍的移動速度，在球拍底部建立虛擬碰撞盒，虛擬碰撞盒與球拍表面的大小相匹配，根據球拍的速度實時調整虛擬碰撞盒的厚度，以使得虛擬球與球拍碰撞被檢測。

8.根據權利要求7所述的混合現實環境下實體球拍與虛擬球的交互系統，其特征在于，所述所述虛擬碰撞盒的厚度th為：

其中，是虛擬球在任意時間間隔內的平均速度，是球拍在任意時間間隔內的平均速度，Δt為時間間隔，球拍運動越快，虛擬碰撞盒的厚度就越大。

9.根據權利要求5所述的混合現實環境下實體球拍與虛擬球的交互系統，其特征在于，所述計算模塊(4)具體用于計算虛擬球反彈速率v'：

其中，是球拍在任意時間間隔內的平均速度，v₀是彈性材質擊球的初始反彈速率，拍面的法線方向作為的方向。