[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

一種基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法，在手臂的大臂處附著大臂IMU追蹤模塊，小臂處附著小臂IMU追蹤模塊，手背處附著手部IMU追蹤模塊，食指第一指節處附著食指IMU追蹤模塊，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，與現有技術相比，本發明首次為VR系統提供了一種精度、低成本的消費級動作輸入方案，同時提供了新的基于動作的交互方式。

技術領域

本發明屬于虛擬現實技術領域，特別涉及一種基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法。

背景技術

當前虛擬現實(VR)輸入方案主要分為三類：

一是專業VR方案。例如HTC Vive，Oculus Rift等。通過激光場定位頭盔與手柄，來實現頭部與手部的空間位置追蹤和空間朝向追蹤。同時手柄的按鈕實現交互操作。

二是移動VR。例如三星Gear VR。將手機置于VR眼鏡盒內，并佩戴在頭部。利用手機內置的IMU傳感器及磁力計，實現對頭部空間朝向追蹤，提供有限的沉浸感。移動VR一般配備單個手柄，手柄內含9軸傳感器，實現對手柄的空間朝向的追蹤，利用手柄的空間朝向、以及按鈕，實現在虛擬世界中交互。

三是VR一體機。與移動VR類似，主要是集成了顯示與處理部件，不需要額外放置手機。同樣采用類似移動VR的手柄進行交互操作。

可以看出，專業VR可以確定頭部與手部的空間位置與空間朝向，但其成本較高。移動VR與VR一體機只能確定頭部與手部的空間朝向，不能確定空間位置信息。同時這幾種VR方案均不具備將人體動作作為交互方式。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法，主要解決目前VR系統沒有高精度低成本的消費級動作輸入方案的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方法是：

一種基于智能戒指和節點的便攜式VR動作輸入方法，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。

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。

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。

本發明可通過所述食指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。

本發明可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。

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。

當全部滿足以下條件時，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；