[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

本發明公開了一種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，通過建立虛擬運動環境，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；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；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，獲取球拍的平均速度及彈性材質擊球的初始反彈速率；根據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運動過程，通過真實地調整擊球速度與方向，使得用戶能夠真實地控制虛擬球的運動，增加了游戲的真實性。

技術領域

本發明涉及虛擬交互技術領域，尤其涉及一種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。

背景技術

是對著科技的發展，科技發展日新月異，目前，以及有很多涉及到人機交互領域，特別是在運動捕捉方面。微軟Xbox使用體感相機(Kinect)來檢測用戶四肢的運動，完成諸如切水果之類的游戲，但它無法準確地捕捉到用戶手指的變化。所以它只可以粗略地捕捉到手的位置變化，但很難捕捉到旋轉。Oculus推出finexus可以解放雙手，但識別距離短，缺乏成熟的設備。Judith Amores等人利用全息透鏡定位手指的位置，在混合現實環境中實現空間畫圖功能。Christina Pollalis等人開發了holomuse，通過手勢交互與混合現實技術實現博物館的藏品欣賞，它提供了移動和旋轉展品的交互功能。J.M.Huang等人利用無線鼠標和壓力傳感器作為輸入設備，設計了一種新的多目標選擇、模型切割和組件移動的交互式算法，實現了混合現實環境中的有限元分析。Cédric Kervegant等人利用觸覺設備向用戶提供混合現實環境下的觸覺體驗。

現有的較成熟的混合現實交互技術依賴于手勢識別，僅提供虛擬目標的選擇，平移拖動，旋轉等功能，無法讓虛擬物體在用戶的控制下，實現類似于真實物體間的物理效果，因此，降低了用戶的體驗效果。

發明內容

針對上述缺陷或不足，本發明的目的在于提供一種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。

為達到以上目的，本發明的技術方案為：

一種混合現實環境下實體球拍與虛擬球的交互實現方法，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。

所述步驟2)中，獲取球拍運動過程中球拍的移動速度，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。

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。

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。