[發明專利]一種基于高級智能對象的交互特征建模方法

有效

• 申請號: 201811372896.0
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN110363273B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 吳珍發;趙皇進;鄭國磊
• 申請（專利權）人: 莆田學院;北京航空航天大學
• 主分類號: G06N3/00
• 分類號: G06N3/00;G06F30/27
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于高級智能對象的交互特征建模方法，其特征在于：該方法實現的總體流程為：1)交互部位定義；2)交互位姿計算；3)抓取手型計算；4)對象動作分類定義；5)對象動作驅動實現；

所述步驟1)交互部位定義，利用交互元素來描述對象的交互部位，包括：(1)交互部位外形抽象化；(2)交互元素代替；(3)定義交互坐標系；

所述交互部位外形抽象化，外形分為接觸、相切、同軸、距離約束，其中，接觸為共點、共線、共面；

所述交互元素代替，交互元素包括點、線、面、球體、圓柱體和長方體；

所述定義交互坐標系，交互坐標系用X軸、Y軸和Z軸表示；

所述步驟2)交互位姿計算，計算流程如下：

(1)基本參數設置：指定交互元素，定義虛擬人交互肢體如左手或右手以及給定較優交互域；

(2)產生隨機數：生成兩個(0，1)范圍內的以0.5為中心的正態分布隨機數U和V，用于計算虛擬人交互位置長度L′和角度θ′；

(3)計算交互位置：交互位置長度L′和角度θ′的計算：L′＝L₁+U(L₂-L₁)，θ′＝θ₁+V(θ₂-θ₁)，其中，L為虛擬人臂長，θ為允許的活動角度；利用P＝[-L′cos(θ′),-L′sin(θ′)]^T計算虛擬人交互位置的平面坐標矢量；

(4)計算交互姿態：根據交互對象高度h和虛擬人身高H之間關系，采用基于規則的方法計算姿態，方法如下：

1當0.45H＜h≤0.6H時，虛擬人彎腰30°；

2當0.4H＜h≤0.45H時，虛擬人彎腰50°；

3當0.3H＜h≤0.4H時，虛擬人蹲下；

4當h≤0.3H時，虛擬人蹲下并彎腰30°；

(5)評價交互位姿：如果得到的虛擬人交互位姿不滿足要求則轉(1)，否則計算結束；

所述步驟3)抓取手型計算，包括：(1)對象與手掌間的相對位置：根據對象的交互部位，通過交互坐標系與手掌的配合來確定手掌與對象之間的相對位置；(2)手指與對象間的相對構型：在某個初始位置讓每個手指逐步攏住對象直到各個手指與對象發生干涉；

所述步驟4)對象動作分類定義，對象動作包括：(1)平移動作；(2)旋轉動作；(3)插值動作；(4)混合動作；

所述平移動作，對象或對象子部件沿指定方向作平移運動；平移動作屬性包括平移部位、平移方向和距離或移動的始末位置、平移速度及加速度，其中平移方向和距離通過交互元素定義；

所述旋轉動作，對象或對象子部件繞指定的旋轉軸線作旋轉運動；旋轉動作屬性包括旋轉部位、旋轉軸線、旋轉角度以及角速度、角加速度，其中旋轉軸線用線交互元素定義；

所述插值動作，給定動作對象的始末位姿，用線性插值方法計算對象在整個運動過程中的所有中間位姿，使得動作對象從初始位姿平滑運動到末態位姿；插值動作屬性包括動作對象、對象的始末位姿，其中對象始末位姿由交互元素定義；

所述混合動作，由平移動作、旋轉動作以及插值動作混合組成，用以描述較為復雜的對象動作；

所述步驟5)對象動作驅動實現，實現流程如下：

(1)定義對象動作：根據需要在虛擬對象上定義對象動作，并設置對象動作屬性；

(2)綁定虛擬人末端：將虛擬人的動作執行末端如手和腳與定義在對象上的交互部位或交互元素進行綁定，讓虛擬人末端位于對象交互部位上；

(3)執行對象動作：讓對象根據定義的動作進行運動，由于對象的運動使得虛擬人末端與綁定的對象交互部位之間的相對位置發生變化；

(4)重新計算虛擬人姿態：根據對象交互部位的新位置，重新計算虛擬人姿態，使虛擬人末端重新位于對象交互部位上；

(5)判斷對象動作是否結束：如果沒有，則轉(3)；否則結束。