本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，具體來講是一種基于體感手柄進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)移動(dòng)的控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

虛擬現(xiàn)實(shí)(virtualreality，簡(jiǎn)稱vr)是利用計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)、圖像技術(shù)、傳感器技術(shù)、多媒體技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù)；是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。近年來，vr虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不斷被人們提及，伴隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛，已涉及到軍事、教育、醫(yī)學(xué)、心里學(xué)、商業(yè)、影視等領(lǐng)域。

虛擬現(xiàn)實(shí)之所以吸引使用者，主要依靠其逼真的沉浸性和豐富的構(gòu)想性，以及靈活的互動(dòng)性。使用者希望沉浸到虛擬環(huán)境中，控制虛擬人物實(shí)現(xiàn)移動(dòng)等交互操作?，F(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)移動(dòng)方法主要通過以下幾種方式實(shí)現(xiàn)控制：

1)通過方向按鍵控制：類似使用鍵盤操作，使用者接觸體感手柄控制前后左右的移動(dòng)，通過雙擊或者長(zhǎng)按實(shí)現(xiàn)走跑切換；這種方式?jīng)]有擺脫傳統(tǒng)鼠標(biāo)鍵盤控制的差異感，使用者不能很好的沉浸于虛擬環(huán)境中。

2)通過手勢(shì)控制：采用leapmotion等體感傳感器，使用往前抬起、放下手臂等動(dòng)作觸發(fā)移動(dòng)及停止命令；這種方式增加了使用者的學(xué)習(xí)成本，而且單一手勢(shì)操作也不能帶來良好的交互體驗(yàn)。

3)通過全向跑步機(jī)實(shí)現(xiàn)：借助固定在雙腳的傳感器測(cè)量腳步的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)虛擬人物的移動(dòng)；這種方式要借助大型設(shè)備，增加了設(shè)備成本，而且實(shí)際的使用中不能很好的控制移動(dòng)的方向和平衡。

因此，需要一種新的方法解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種基于體感手柄進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)移動(dòng)的控制方法及系統(tǒng)，能擺脫傳統(tǒng)鼠標(biāo)鍵盤控制的差異感，沉浸感強(qiáng)；使用者學(xué)習(xí)成本低，交互體驗(yàn)好；且無需借助大型設(shè)備，使用成本低、控制效果好。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：提供一種基于體感手柄進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)移動(dòng)的控制方法，該方法包括以下步驟：

定義一次雙手交替往復(fù)擺動(dòng)為一個(gè)移動(dòng)周期，記為δt；以人物站立水平面建立平面坐標(biāo)系，以佩戴的vr頭盔為基準(zhǔn)，定義人物左右方向?yàn)閤軸、前后方向?yàn)閥軸；

根據(jù)體感手柄的扳機(jī)扣動(dòng)狀態(tài)，確定移動(dòng)方向；根據(jù)完成一個(gè)移動(dòng)周期δt是否滿足合理運(yùn)動(dòng)時(shí)間，判斷是否需要進(jìn)行移動(dòng)；

當(dāng)判定需要進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，根據(jù)確定的移動(dòng)方向沿x軸或y軸進(jìn)行左、右或前、后的平移。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述根據(jù)體感手柄的扳機(jī)扣動(dòng)狀態(tài)，確定移動(dòng)方向的具體流程為：若檢測(cè)到體感手柄的扳機(jī)未被扣動(dòng)，確定移動(dòng)方向?yàn)橄蚯耙苿?dòng)；若檢測(cè)到體感手柄的扳機(jī)只扣動(dòng)了左扳機(jī)，確定移動(dòng)方向?yàn)橄蜃笠苿?dòng)；若檢測(cè)到體感手柄的扳機(jī)只扣動(dòng)了右扳機(jī)，確定移動(dòng)方向?yàn)橄蛴乙苿?dòng)；若檢測(cè)到體感手柄的扳機(jī)既扣動(dòng)了左扳機(jī)又扣動(dòng)了右扳機(jī)，確定移動(dòng)方向?yàn)橄蚝笠苿?dòng)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述根據(jù)完成一個(gè)移動(dòng)周期δt是否滿足合理運(yùn)動(dòng)時(shí)間，判斷是否需要進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，具體包括以下流程：

步驟1：記錄體感手柄空間位置在平面坐標(biāo)系上的y軸投影坐標(biāo)yn與時(shí)間信息tn，轉(zhuǎn)入步驟2；

步驟2：判斷是否滿足|yn|>|yn-1|且|yn-1|<|yn-2|，若滿足，說明完成了一個(gè)移動(dòng)周期，則轉(zhuǎn)入步驟3；否則，返回步驟2，重新進(jìn)行判斷檢測(cè)；

步驟3：提取時(shí)間信息tn-1，并將時(shí)間信息tn-1存入預(yù)設(shè)的一個(gè)完成周期序列tm中，所述完成周期序列tm為一個(gè)時(shí)間序列，記錄了每次完成一次往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的對(duì)應(yīng)時(shí)間，轉(zhuǎn)入步驟4；

步驟4：根據(jù)δt＝tm-tm-1，得到當(dāng)前移動(dòng)周期δt；判斷當(dāng)前移動(dòng)周期δt是否滿足預(yù)設(shè)的移動(dòng)周期上限值t上限及移動(dòng)周期下限值t下限的要求，即t下限＜δt＜t上限，若滿足，則說明當(dāng)前移動(dòng)周期δt滿足合理運(yùn)動(dòng)時(shí)間，判定為需要進(jìn)行移動(dòng)；否則，判定為不需要進(jìn)行移動(dòng)，返回步驟4。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述預(yù)設(shè)的移動(dòng)周期上限值t上限為0.3s～0.5s；所述預(yù)設(shè)的移動(dòng)周期下限值t下限為1s～2s。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述預(yù)設(shè)的移動(dòng)周期上限值t上限為0.5s；所述預(yù)設(shè)的移動(dòng)周期下限值t下限為2s。

本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述控制方法的基于體感手柄進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)移動(dòng)的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括包括初始化定義模塊、移動(dòng)判定模塊和虛擬移動(dòng)操作模塊；

所述初始化定義模塊用于：定義一次雙手交替往復(fù)擺動(dòng)為一個(gè)移動(dòng)周期，記為δt；以人物站立水平面建立平面坐標(biāo)系，以佩戴的vr頭盔為基準(zhǔn)，定義人物左右方向?yàn)閤軸、前后方向?yàn)閥軸；向移動(dòng)判定模塊發(fā)送判定信號(hào)；

所述移動(dòng)判定模塊用于：收到判定信號(hào)后，根據(jù)體感手柄的扳機(jī)扣動(dòng)狀態(tài)，確定移動(dòng)方向；根據(jù)完成一個(gè)移動(dòng)周期δt是否滿足合理運(yùn)動(dòng)時(shí)間，判斷是否需要進(jìn)行移動(dòng)；并在判定需要進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，向虛擬移動(dòng)操作模塊發(fā)送移動(dòng)操作信號(hào)；

所述虛擬移動(dòng)操作模塊用于：收到移動(dòng)操作信號(hào)后，根據(jù)確定的移動(dòng)方向沿x軸或y軸進(jìn)行左、右或前、后的平移。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述移動(dòng)判定模塊確定移動(dòng)方向的具體工作流程為：若檢測(cè)到體感手柄的扳機(jī)未被扣動(dòng)，確定移動(dòng)方向?yàn)橄蚯耙苿?dòng)；若檢測(cè)到體感手柄的扳機(jī)只扣動(dòng)了左扳機(jī)，確定移動(dòng)方向?yàn)橄蜃笠苿?dòng)；若檢測(cè)到體感手柄的扳機(jī)只扣動(dòng)了右扳機(jī)，確定移動(dòng)方向?yàn)橄蛴乙苿?dòng)；若檢測(cè)到體感手柄的扳機(jī)既扣動(dòng)了左扳機(jī)又扣動(dòng)了右扳機(jī)，確定移動(dòng)方向?yàn)橄蚝笠苿?dòng)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述移動(dòng)判定模塊判斷是否需要進(jìn)行移動(dòng)的具體工作流程為：記錄體感手柄空間位置在平面坐標(biāo)系上的y軸投影坐標(biāo)yn與時(shí)間信息tn，判斷是否滿足|yn|>|yn-1|且|yn-1|<|yn-2|；

若不滿足，則重新進(jìn)行判斷檢測(cè)；

若滿足，說明完成了一個(gè)移動(dòng)周期，則提取時(shí)間信息tn-1，并將時(shí)間信息tn-1存入預(yù)設(shè)的一個(gè)完成周期序列tm中，所述完成周期序列tm為一個(gè)時(shí)間序列，記錄了每次完成一次往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的對(duì)應(yīng)時(shí)間；根據(jù)δt＝tm-tm-1，得到當(dāng)前移動(dòng)周期δt；判斷當(dāng)前移動(dòng)周期δt是否滿足預(yù)設(shè)的移動(dòng)周期上限值t上限及移動(dòng)周期下限值t下限的要求，即t下限＜δt＜t上限，若滿足，則說明當(dāng)前移動(dòng)周期δt滿足合理運(yùn)動(dòng)時(shí)間，判定為需要進(jìn)行移動(dòng)；否則，判定為不需要進(jìn)行移動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明通過周期檢測(cè)方式，定義一次雙手交替往復(fù)擺動(dòng)為一個(gè)移動(dòng)周期；并根據(jù)完成一個(gè)移動(dòng)周期δt是否滿足合理運(yùn)動(dòng)時(shí)間，判斷是否需要進(jìn)行移動(dòng)，根據(jù)體感手柄的扳機(jī)扣動(dòng)狀態(tài)，確定移動(dòng)方向；當(dāng)判定需要進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，則根據(jù)確定的移動(dòng)方向進(jìn)行左、右或前、后的平移。

與現(xiàn)有技術(shù)中通過方向按鍵控制相比，本發(fā)明基于體感手柄來進(jìn)行控制，擺脫了傳統(tǒng)鼠標(biāo)鍵盤控制的差異感，令使用者能很好的沉浸于虛擬環(huán)境中，沉浸感強(qiáng)；與現(xiàn)有技術(shù)中通過手勢(shì)控制相比，本發(fā)明通過模擬正常行走跑步時(shí)的手臂擺動(dòng)，控制虛擬人物移動(dòng)，無需增加使用者的學(xué)習(xí)成本，且交互體驗(yàn)好；與現(xiàn)有技術(shù)中通過全向跑步機(jī)控制相比，本發(fā)明無需借助大型設(shè)備，使用成本低、控制效果好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中基于體感手柄進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)移動(dòng)的控制方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中確定移動(dòng)方向的具體流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中判斷是否需要進(jìn)行移動(dòng)的具體流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中基于體感手柄進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)移動(dòng)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

參見圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于體感手柄進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)移動(dòng)的控制方法，包括以下步驟：

步驟s1、初始化定義：定義一次雙手交替往復(fù)擺動(dòng)為一個(gè)移動(dòng)周期，記為δt；以人物站立水平面建立平面坐標(biāo)系，以佩戴的vr頭盔為基準(zhǔn)，定義人物左右方向?yàn)閤軸、前后方向?yàn)閥軸。

步驟s2、移動(dòng)判定：根據(jù)體感手柄的扳機(jī)扣動(dòng)狀態(tài)，確定移動(dòng)方向；根據(jù)完成一個(gè)移動(dòng)周期是否滿足合理運(yùn)動(dòng)時(shí)間，判斷是否需要進(jìn)行移動(dòng)。

進(jìn)一步地，如圖2所示，步驟s2中根據(jù)體感手柄的扳機(jī)扣動(dòng)狀態(tài)，確定移動(dòng)方向，具體包括以下流程：

步驟s201a：檢測(cè)體感手柄的扳機(jī)是否被扣動(dòng)，若是，轉(zhuǎn)入步驟s201b；若否，確定移動(dòng)方向?yàn)橄蚯耙苿?dòng)。

步驟s201b：判斷體感手柄被扣動(dòng)的是左扳機(jī)還是右扳機(jī)，若是左扳機(jī)，轉(zhuǎn)入步驟s201c；若是右扳機(jī)，轉(zhuǎn)入步驟s201d。

步驟s201c：判斷體感手柄的右扳機(jī)是否被扣動(dòng)，若是，則確定移動(dòng)方向?yàn)橄蚝笠苿?dòng)；若否，則確定移動(dòng)方向?yàn)橄蜃笠苿?dòng)。

步驟s201d：判斷體感手柄的左扳機(jī)是否被扣動(dòng)，若是，則確定移動(dòng)方向?yàn)橄蚝笠苿?dòng)；若否，則確定移動(dòng)方向?yàn)橄蛴乙苿?dòng)。

更進(jìn)一步地，如圖3所示，步驟s2中根據(jù)完成一個(gè)移動(dòng)周期是否滿足合理運(yùn)動(dòng)時(shí)間，判斷是否需要進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，具體包括以下流程：

步驟s202a：記錄體感手柄空間位置在平面坐標(biāo)系上的y軸投影坐標(biāo)yn與時(shí)間信息tn，轉(zhuǎn)入步驟s202b。

步驟s202b：判斷是否滿足|yn|>|yn-1|且|yn-1|<|yn-2|，若滿足，說明完成了一次往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，即完成了一個(gè)移動(dòng)周期，則轉(zhuǎn)入步驟s202c；若不滿足，說明未完成一次往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)(可能是人物的誤操作等情況)，則返回步驟s202b，重新進(jìn)行判斷檢測(cè)。

步驟s202c：提取時(shí)間信息tn-1，并將時(shí)間信息tn-1存入預(yù)設(shè)的一個(gè)完成周期序列tm中，所述完成周期序列tm為一個(gè)時(shí)間序列，記錄了每次完成一次往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)(即完成一個(gè)移動(dòng)周期)的對(duì)應(yīng)時(shí)間，轉(zhuǎn)入步驟s202d。

步驟s202d：根據(jù)δt＝tm-tm-1，得到當(dāng)前移動(dòng)周期δt；判斷當(dāng)前移動(dòng)周期δt是否滿足預(yù)設(shè)的移動(dòng)周期上限值t上限及移動(dòng)周期下限值t下限的要求，即t下限＜δt＜t上限，若滿足，則說明當(dāng)前移動(dòng)周期δt滿足合理運(yùn)動(dòng)時(shí)間，判定為需要進(jìn)行移動(dòng)；否則，判定為不需要進(jìn)行移動(dòng)，返回步驟s202d。

步驟s3、虛擬移動(dòng)操作：當(dāng)判定需要進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，根據(jù)確定的移動(dòng)方向沿x軸或y軸進(jìn)行左、右或前、后的平移，結(jié)束。

本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)的移動(dòng)周期上限值t上限可為0.3s～0.5s，優(yōu)選為0.5s；預(yù)設(shè)的移動(dòng)周期下限值t下限可為1s～2s，優(yōu)選為2s，既能滿足人們的正常行走舒適度的要求，又能達(dá)到準(zhǔn)確判定的目的。

參見圖4所示，本發(fā)明還提供了一種基于體感手柄進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)移動(dòng)的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括初始化定義模塊、移動(dòng)判定模塊和虛擬移動(dòng)操作模塊。

其中，初始化定義模塊用于：定義一次雙手交替往復(fù)擺動(dòng)為一個(gè)移動(dòng)周期，記為δt；以人物站立水平面建立平面坐標(biāo)系，以佩戴的vr頭盔為基準(zhǔn)，定義人物左右方向?yàn)閤軸、前后方向?yàn)閥軸；向移動(dòng)判定模塊發(fā)送判定信號(hào)。

移動(dòng)判定模塊用于：收到判定信號(hào)后，根據(jù)體感手柄的扳機(jī)扣動(dòng)狀態(tài)，確定移動(dòng)方向；根據(jù)完成一個(gè)移動(dòng)周期δt是否滿足合理運(yùn)動(dòng)時(shí)間，判斷是否需要進(jìn)行移動(dòng)；并在判定需要進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，向虛擬移動(dòng)操作模塊發(fā)送移動(dòng)操作信號(hào)。

虛擬移動(dòng)操作模塊用于：收到移動(dòng)操作信號(hào)后，根據(jù)確定的移動(dòng)方向沿x軸或y軸進(jìn)行左、右或前、后的平移。

需要說明的是：上述實(shí)施例提供的系統(tǒng)在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)移動(dòng)的控制時(shí)，僅以上述各功能模塊的劃分進(jìn)行舉例說明，實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)需要將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。

本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。