[發(fā)明專利]一種沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)中控制移動的方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010922719.6
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112000228A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李歡;劉博寧
• 申請（專利權(quán)）人: 李歡
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 石家莊國域?qū)＠虡?biāo)事務(wù)所有限公司 13112
• 代理人: 胡素梅

本發(fā)明提供了一種沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)中控制移動的方法及系統(tǒng)。本發(fā)明通過使用戶向期望的移動方向以一個(gè)或多個(gè)肢體部位做曲線運(yùn)動，并以運(yùn)動的速率、幅度等強(qiáng)烈程度表達(dá)期望的移動速度，系統(tǒng)將這些肢體動作轉(zhuǎn)化為用戶在虛擬環(huán)境中移動的方向和速度，從而達(dá)到控制角色移動的目的。本發(fā)明僅需要相對較小的現(xiàn)實(shí)空間；且僅需要購置及穿戴主流沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，設(shè)備輕便，無需額外設(shè)備花費(fèi)，對身體無束縛；移動方向與注視方向獨(dú)立，用戶在觀察周圍的同時(shí)不影響移動方向；用戶使用單一簡便的動作即可控制移動；肢體動作與移動速度達(dá)到感觀一致，緩解暈動癥。本發(fā)明可同時(shí)滿足以上要求，因此本發(fā)明具有廣泛的應(yīng)用及商用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)中控制移動的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，控制移動的方法如何有效抑制暈動癥是重要的學(xué)術(shù)研究及產(chǎn)品研發(fā)方向。研究及實(shí)踐表明，與傳統(tǒng)的鍵盤鼠標(biāo)等按鍵方式相比，通過肢體動作控制移動可以有效緩解暈動癥。獲得與肢體動作匹配的感觀一致的移動速度可進(jìn)一步緩解暈動癥，這是移動控制方法評價(jià)指標(biāo)之一。移動方向與注視方向分離才能給用戶更自然的移動感受，這也是移動控制方法評價(jià)指標(biāo)之一。

目前基于肢體動作的移動控制技術(shù)主要分三類：基于真實(shí)行走、基于萬向平臺以及基于原地動作。

基于真實(shí)行走，即：將用戶在真實(shí)空間中的行走映射到虛擬環(huán)境中，能帶來最好的沉浸感，產(chǎn)生最小程度的暈動癥，且可直接應(yīng)用于主流沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品(一個(gè)六自由度頭戴式顯示器加兩個(gè)六自由度手柄已成為沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的主流搭配)，無需額外輔助設(shè)備及成本。但其缺點(diǎn)是：受限于真實(shí)空間的實(shí)際情況，基于真實(shí)行走的移動方式不適合應(yīng)用在大尺度(比真實(shí)空間大)、高復(fù)雜度(比如有上坡、下坡、樓梯)的虛擬環(huán)境中。

基于萬向平臺，該方案需要在主流沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，增加一套類似健身跑步機(jī)的硬件平臺，用戶可以在平臺上向任何方向運(yùn)動，但不產(chǎn)生真實(shí)的位移。這種技術(shù)方案不受實(shí)際空間限制，但缺點(diǎn)如下：一、此類平臺昂貴、笨重、維護(hù)難度大，使用極不方便；二、為了追蹤用戶身體朝向以及保證用戶安全，要一定程度束縛用戶身體，使得用戶體驗(yàn)感很差，不但做不到真正的自然運(yùn)動，甚至簡單的跳起、探身、臥倒也很難完成；三、目前這類技術(shù)方案大多應(yīng)用在專業(yè)培訓(xùn)行業(yè)，應(yīng)用范圍和出貨量很小。

基于原地動作，其通過用戶在原地自然擺臂或踏步，從而控制用戶在虛擬環(huán)境中的移動。此類方案大多將重點(diǎn)放在分析肢體部位的震動幅度及頻率，用于判定是否移動以及速度的快慢，但無法分析出移動方向，故而移動方向采用用戶注視方向。此類技術(shù)方案雖同樣不受實(shí)際空間限制，但缺點(diǎn)如下：一、用戶無法在觀察周圍的同時(shí)維持一個(gè)固定的移動方向，即沒有做到移動方向與注視方向分離；二、利用主流沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，可以直接分析頭部或手部動作，但腳部及膝部的動作分析則需要用戶佩戴額外的設(shè)備，部分商業(yè)方案通過添加更多傳感器設(shè)備的方式實(shí)現(xiàn)了移動方向與注視方向分離，但向不同方向移動需要用戶掌握不同的姿態(tài)，用戶動作并不自然，缺乏一致性，同時(shí)也提高了消費(fèi)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)中控制移動的方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有基于肢體動作的移動控制技術(shù)所需成本高、用戶動作不自然等的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)中控制移動的方法，具體是：用戶向期望的移動方向以一個(gè)或多個(gè)肢體部位做曲線運(yùn)動，根據(jù)用戶肢體部位所做的曲線運(yùn)動進(jìn)行速度解算，得到用戶期望的控制角色移動的速度向量。這里的曲線運(yùn)動，用戶可以想象成類似車輪滾動似的曲線運(yùn)動，對于曲線的曲率半徑不做要求。

在根據(jù)用戶肢體部位所做的曲線運(yùn)動進(jìn)行速度解算前，首先對用戶肢體部位所做的曲線運(yùn)動進(jìn)行采樣，采樣方式為使用具備肢體圖像追蹤的設(shè)備直接對肢體部位進(jìn)行采樣，或者，使用固定在用戶肢體部位的追蹤設(shè)備進(jìn)行采樣。用戶肢體部位是頭、手、腰、膝蓋、腳等，采樣數(shù)據(jù)是位置、姿態(tài)、移動速度、移動加速度、角速度或角加速度等。