[發明專利]一種基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法

在審

• 申請號: 201811051608.1
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109343702A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 黨宏武
• 申請（專利權）人: 夢卓科技（深圳）有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/0346
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法，其特征在于，在手臂的大臂處附著大臂IMU追蹤模塊(1)，小臂處附著小臂IMU追蹤模塊(2)，手背處附著手部IMU追蹤模塊(3)，食指第一指節處附著食指IMU追蹤模塊(4)，獲取大臂、小臂、手背以及食指第一指節的空間方位，利用無線傳輸將整個胳膊的動作輸入到VR系統。

2.根據權利要求1所述基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法，其特征在于，所述大臂IMU追蹤模塊(1)、小臂IMU追蹤模塊(2)和手部IMU追蹤模塊(3)通過綁帶附著在肢體上；所述食指IMU追蹤模塊(4)設置在一個指環或者戒指(5)上，所述指環或者戒指(5)上靠近大拇指的一側具有觸摸按鈕(6)，以便于大拇指進行觸摸輸入。

3.根據權利要求2所述基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法，其特征在于，所述觸摸按鈕(6)為電容式觸摸按鍵，供用戶進行觸摸輸入，以實現進一步的交互操作。

4.根據權利要求1所述基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法，其特征在于，通過所述食指IMU追蹤模塊(4)追蹤食指第一指節的空間方位信息，并以此信息來模擬整個手部的動作，實現對手部動作的追蹤。

5.根據權利要求4所述基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法，其特征在于，通過手背以及食指第一指節的空間方位計算出食指第一指節向掌心彎曲的角度即食指第一指節與手背的夾角a1以及食指向外側伸展的角度α，根據手指節與手背的幾何關系以及手指節之間的幾何關系，模擬出整個手部的動作。

6.根據權利要求5所述基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法，其特征在于，用β表示無名指向外側的伸展角度為，θ表示小指向外側的伸展角度，a2表示食指第二指節與第一指節的夾角，a3表示食指第三指節與第二指節的夾角，則模擬整個手部的動作的方法為：

當做簡單的手部運動時，認為β≈-α，θ≈-2α，模擬出整個手部的姿態；

當手部抓握物體時，認為a2≈a1*1.37，a3≈a1*1.47或者認為a1≈a2≈a3，模擬出手指抓握的姿態。

7.根據權利要求6所述基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法，其特征在于，當滿足以下條件時，可認為抓握住物體：

1.a1大于一定抓握閾值，認為抓握了物體，當a1小于此閾值時，認為松開了物體；

2.手與物體的距離小于一定距離；

3.掌心方向朝向物體，角度偏差小于一定角度；

4.抓握/松開時，食指具有一定的角速度。

8.根據權利要求1所述基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法，其特征在于，獲取大臂、小臂、手背以及食指第一指節的空間方位后，計算手臂各個關節的空間位置信息，各個關節空間位置如下：

J1＝J0+V0*L0

J2＝J1+V1*L1＝J0+V0*L0+V1*L1

J3＝J2+V2*L2＝J0+V0*L0+V1*L1+V2*L2

J4＝J3+V3*L3＝J0+V0*L0+V1*L1+V2*L2+V3*L3

其中，J0是肩關節的三維空間位置坐標，J1是肘關節的三維空間位置坐標，J2是腕關節的三維空間位置坐標，J3是食指第一指節的三維空間位置坐標，J4是食指第二指節的三維空間位置坐標，V0是朝著肢體末端的大臂空間方位三維向量，V1是朝著肢體末端的小臂空間方位三維向量，V2是朝著肢體末端的手背空間方位三維向量，V3是朝著肢體末端的食指第一指節空間方位三維向量，L0是大臂長度，L1是小臂長度，L2是手背長度，L3是食指第一指節長度。

9.根據權利要求1所述基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法，其特征在于，通過記錄各個關節的空間位置信息，計算各個關節的運動速度與方向。