建模方法和系统的制作方法
【专利摘要】本申请提供了一种建模方法和系统，涉及信息交互领域。所述方法包括：响应于一用户身体接触一物体，接收一第一波信号以包括所述用户身体的至少一部分为媒介传输后所对应的一第二波信号；根据接收到的第二波信号的信号特征建立所述物体的模型。所述系统包括：一接收模块，用于响应于一用户身体接触一物体，接收一第一波信号以包括所述用户身体的至少一部分为媒介传输后所对应的一第二波信号；一建模模块，用于根据接收到的第二波信号的信号特征建立所述物体的模型。所述建模方法和系统，能够帮助用户自然、高效的建立被接触物体的模型。
【专利说明】建模方法和系统
【技术领域】
[0001]本申请涉及信息交互【技术领域】，尤其涉及一种建模方法和系统。
【背景技术】
[0002]随着电子设备的发展，穿戴式设备被人们提出，并逐渐被大家所接受。智能眼镜、智能手表、智能指环等穿戴式设备为人们的日常生活带来了极大的便利。
[0003]穿戴式设备通常具有贴合用户、小巧轻便、能耗较低等特点，这些特点决定了穿戴式设备通常交互能力较差，难以应用到建模领域。
[0004]申请内容
[0005]本申请的目的是:提供一种自然、高效的建模方法和系统。
[0006]根据本申请至少一个实施例的一个方面，提供了一种建模方法，所述方法包括:
[0007]响应于一用户身体接触一物体，接收一第一波信号以包括所述用户身体的至少一部分为媒介传输后所对应的一第二波信号；
[0008]根据接收到的第二波信号的信号特征建立所述物体的模型。
[0009]根据本申请至少一个实施例的另一方面，提供了一种建模系统，所述系统包括:
[0010]一接收模块，用于响应于一用户身体接触一物体，接收一第一波信号以包括所述用户身体的至少一部分为媒介传输后所对应的一第二波信号；
[0011]一建模模块，用于根据接收到的第二波信号的信号特征建立所述物体的模型。
[0012]本申请至少一个实施例所述建模方法及系统，能够帮助用户自然、高效的建立被接触物体的模型。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本申请实施例所述建模方法的流程图；
[0014]图2是本申请实施例的一个实施方式中所述建模方法的流程图；
[0015]图3a是本申请一个实施例中一个物体的平面对应的第二波信号的波形图；
[0016]图3b是本申请一个实施例中一个物体的凸球面对应的第二波信号的波形图；
[0017]图3c是本申请一个实施例中另一个物体的平面对应的第二波信号的波形图；
[0018]图4a是本申请一个实施例中不同材料的物体对相同的第一波信号反射后形成的第二波信号的波形图；
[0019]图4b是本申请一个实施例中两种不同材料的物体对应的第二波信号的频域响应示意图；
[0020]图5是本申请一个实施例中一个波信号被一个包含三种材料的物体反射后的回波不意图；
[0021]图6是本申请实施例所述建模系统的模块结构图；
[0022]图7是本申请实施例一个实施方式中所述建模系统的模块结构图；
[0023]图8是本申请实施例一个实施方式中所述建模模块的模块结构图；[0024]图9是本申请实施例另一个实施方式中所述建模模块的模块结构图；
[0025]图10是本申请实施例另一个实施方式中所述建模模块的模块结构图；
[0026]图11是本申请实施例另一个实施方式中所述建模模块的模块结构图；
[0027]图12是本申请实施例另一个实施方式中所述建模模块的模块结构图；
[0028]图13是本申请实施例另一个实施方式中所述建模模块的模块结构图；
[0029]图14是本申请实施例另一个实施方式中所述建模模块的模块结构图；
[0030]图15是本申请实施例所述建模系统的硬件结构图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例，对本申请的【具体实施方式】作进一步详细说明。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
[0032]本领域技术人员理解，在本申请的实施例中，下述各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0033]另外，本申请各实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
[0034]本申请各实施例中，波信号是指以波的形式传播的信号。其中，第一波信号、第二波信号中至少一种可以采用电磁波信号、声波信号等。同时，发明人在研究中发现，超声波是频率高于20000Hz的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，而人体大约65%的成分是水，因此，超声波信息适于以人体为传输媒介进行传输。同时，超声波的频率在人类听力范围之外，因此，用户不会感知超声波信号的存在，对用户不会产生噪声影响。另外，发明人还发现，低于IOOMHz的电磁波也适于以人体为传输媒介进行传输，可以应用于本申请各实施例。
[0035]另外，本申请各实施例中的建模是指在虚拟三维空间中构建出三维数据的模型，具体可以包括三维重建，即构建物体的整体或局部的三维数据的模型，用以反映物体的几何形状、材料、纹理、尺寸等相关信息。本申请各实施例中的模型比如可以是对应物体的图形模型。基于本申请各实施例得到的物体的模型，可以进一步采用3D打印等技术生产所述物体或者制造所述物体的原型。
[0036]图1是本申请一个实施例所述建模方法的流程图，所述建模方法可以在例如一建模系统上实现。如图1所示，所述方法包括:
[0037]S120:响应于一用户身体接触一物体，接收一第一波信号以包括所述用户身体的至少一部分为媒介传输后所对应的一第二波信号；
[0038]S140:根据接收到的第二波信号的信号特征建立所述物体的模型。
[0039]本申请实施例所述方法，响应于一用户身体接触一物体，接收一第一波信号以包括所述用户身体的至少一部分为媒介传输后所对应的一第二波信号，所述第二波信号的信号特征能够反映用户身体所接触的物体的模型相关信息，从而根据接收到的第二波信号的信号特征可以自然、高效的建立所述物体的模型。
[0040]以下将详细说明所述步骤S120、S140的功能。
[0041]S120:响应于一用户身体接触一物体，接收一第一波信号以包括所述用户身体的至少一部分为媒介传输后所对应的一第二波信号。
[0042]参见图2，在一种实施方式中，所述方法还包括:
[0043]SllO:发送所述第一波信号。
[0044]本实施方式中，用户可以主动控制发送所述第一波信号，比如通过用户佩戴的手环上的发射器发送所述第一波信号。
[0045]其中，所述第二波信号可以是所述第一波信号经所述物体反射后形成的。比如，响应于所述用户身体接触一物体，用户佩戴的手环上的发射器发送所述第一波信号后，沿用户的手部皮肤到达所述物体，经所述物体反射形成所述第二波信号，再由用户佩戴的手环上的接收器接收所述第二波信号。
[0046]或者，所述第二波信号也可以是所述第一波信号经所述物体透射后形成的。比如，响应于所述用户身体接触一物体，用户左手佩戴的手环上的发射器发送所述第一波信号后，沿用户的手部皮肤到达所述物体，经所述物体透射形成所述第二波信号，再由用户右手佩戴的手环上的接收器接收所述第二波信号。
[0047]在另一种实施方式中，所述第一波信号可以由所述物体发出。比如，在所述物体上设置有一发射器，所述发射器周期性的发送所述第一波信号，响应于一用户身体接触所述物体，所述用户佩戴的指环上的接收器接收所述第一波信号经所述物体和所述用户手部皮肤传输后对应的所述第二波信号。
[0048]S140:根据接收到的第二波信号的信号特征建立所述物体的模型。
[0049]在一种实施方式中，所述步骤S140包括:
[0050]S141a:根据接收到的第二波信号的信号特征获取一组建模参数；
[0051]S142a:根据所述建模参数建立所述物体的模型。
[0052]所述步骤S141a中，所述第二波信号的信号特征与所述第二波信号的幅度、相位、频谱中至少一项相关。具体的，所述第二波信号的信号特征包括:指纹、平均值、差分中至少一项；所述指纹由所述第二波信号的幅度、相位、频谱中至少一项组成；所述平均值是所述第二波信号的幅度、相位、频谱中至少一项的平均值；所述差分是所述第二波信号的幅度、相位、频谱中至少一项的差分。
[0053]所述建模参数包括:所述物体的形状、尺寸、材料、纹理、结构中至少一项，其数据结构可以采用现有的三维建模工具支持的网格模型文件格式，例如C0LLADA。
[0054]其中，所述步骤S141a中，可以根据一组参考建模参数对应的第二波信号的信号特征和接收到的第二波信号的信号特征获取所述建模参数。所述参考建模参数对应的第二波信号的信号特征，可以通过训练预先确定，比如由厂商在实验中预先接触不同的形状(平面、凸球面、凹球面、柱面、棱边)的物体，以获得每种形状对应的第二波信号的信号特征。
[0055]例如，响应于所述物体为一个较大体积的立方体，接触面为平面，接收到的第二波信号的波形图如图3a所示；响应于所述物体为球体，接触面为凸球面，接收到的第二波信号的波形图如图3b所示。可以看到，由于物体的形状不同，图3a和图3b中的波形图具体明显的差异，即接收到的第二波信号的信号特征具有明显的差异，因此，基于这种差异，以及结合预先确定的参考形状对应的第二波信号的信号特征便可以获得接收到的第二波信号的信号特征对应的形状。
[0056]再例如，响应于所述物体为一个较小体积的立方体，接触面为平面，接收到的第二波信号的波形图如图3c所示。可以看到，虽然都是平面，但是由于尺寸的不同，图3a和图3c中的波形图具体明显的差异，即接收到的第二波信号的信号特征具有明显的差异，因此，基于这种差异，以及结合预先确定的参考尺寸对应的第二波信号的信号特征便可以获得接收到的第二波信号的信号特征对应的尺寸。
[0057]再例如，图4a是不同材料的物体对相同的第一波信号反射后形成的第二波信号的波形图，可以看到，第一材料、第二材料和第三材料对应的第二波信号的波形图具体明显的差异。同时，图4b是上述第一材料和第二材料对应的第二波信号的频域响应示意图，可以看到，第一材料和第二材料对应的频域响应示意图也具有明显的差异。因此，基于这种差异，以及结合预先确定的参考材料对应的第二波信号的信号特征便可以获得接收到的第二波信号的信号特征对应的材料。
[0058]类似的，响应于接收到的第二波信号的信号特征，还可以同时获得所述物体的纹理、结构等任意一项或多项的信息。
[0059]所述步骤S142a中，根据已经获得的所述建模参数，比如根据所述物体的形状和尺寸可以一预定比例绘制所述物体的模型。本领域技术人员理解，根据所述物体的材料、纹理、结构等建模参数，可以进一步丰富所述物体的模型信息。
[0060]其中，本申请中所述物体的模型，可以是所述物体的全部或部分的模型。比如，对于一个较小的物体，用户手部通过抓握所述较小的物体，便可以获取所述物体整体对应的建模参数，进而可以建立所述物体的整体的模型。而对于一个较大的物体，用户手部与所述物体的每次接触，可以获取所述物体的一个局部对应的建模参数，进而可以建立所述物体该局部的模型。
[0061]在上一实施方式中，可以假设所述用户是一标准用户，即所述用户与所述物体的接触部位，比如手掌，具有标准的尺寸、形状等身体特征，所述参考建模参数对应的第二波信号的信号特征均基于该标准用户预先确定，所述标准用户与所述物体的接触部位的身体特征可以基于统计学获取。但是，实际应用中，每个具体用户并不与所述标准用户相匹配，仍以用户与所述物体的接触部位为用户的手掌为例，大多数用户的手掌具有独特的大小、形状等身体特征。因此，为了提高建模的精度，在另一种实施方式中，所述步骤S140包括:
[0062]S141b:根据接收到的第二波信号的信号特征以及所述用户身体的接触部位的身体特征获取一组建模参数；
[0063]S142b:根据所述建模参数建立所述物体的模型。
[0064]其中，所述步骤S141b中，可以根据一参考第二波信号的信号特征和接收到的第二波信号的信号特征获取所述建模参数，所述参考第二波信号的信号特征与一组参考建模参数以及所述接触部位的身体特征相对应。与所述参考建模参数以及所述接触部位的身体特征相对应的所述参考第二波信号的信号特征，也可以由厂商预先确定。如表I所示，以所述接触部位的身体特征为用户手掌的大小为例，相同的参考第二波信号的信号特征，但是不同大小的手掌，会对应不同的物体尺寸。其中，手掌尺寸以手掌长度(手掌根部到中指指尖的距离)和手掌的宽度(食指外侧到小指外侧的距离)共同表示，比如用户AOl的手掌尺寸20X8，表示其手掌长度为20cm，其手掌宽度为8cm。检测面积以一个圆形的半径表示，该圆形的圆心对应用户手掌与物体的接触点(或者接触区域的中心)，比如，当用户AOl佩戴的接收器接收到第二波信号的信号特征为SOl时，其表示一个半径为50cm的圆形区域内具有特定的形状、纹理，采用特定的材料等，并且该半径为50cm的圆形区域以用户手掌与物体的接触点(或者接触区域的中心)为圆心。
[0065]表1
[0066]
【权利要求】
1.一种建模方法，其特征在于，所述方法包括: 响应于一用户身体接触一物体，接收一第一波信号以包括所述用户身体的至少一部分为媒介传输后所对应的一第二波信号； 根据接收到的第二波信号的信号特征建立所述物体的模型。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 发送所述第一波信号。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二波信号是所述第一波信号经所述物体反射后形成的。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二波信号是所述第一波信号经所述物体透射后形成的。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一波信号由所述物体发出。
6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据接收到的第二波信号的信号特征建立所述物体的模型包括: 根据接收到的第二波信号的信号特征获取一组建模参数； 根据所述建模参数建立所述物体的模型。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据接收到的第二波信号的信号特征获取一组建模参数包括: 根据一组参考建模参数对应的第二波信号的信号特征和接收到的第二波信号的信号特征获取所述建模参数。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 预先确定所述参考建模参数对应的第二波信号的信号特征。
9.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据接收到的第二波信号的信号特征建立所述物体的模型包括: 根据接收到的第二波信号的信号特征以及所述用户身体的接触部位的身体特征获取一组建模参数； 根据所述建模参数建立所述物体的模型。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据接收到的第二波信号的信号特征以及所述用户身体的接触部位的身体特征获取一组建模参数包括: 根据一参考第二波信号的信号特征和接收到的第二波信号的信号特征获取所述建模参数，所述参考第二波信号的信号特征与一组参考建模参数以及所述接触部位的身体特征相对应。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 预先确定与所述参考建模参数以及所述接触部位的身体特征相对应的所述参考第二波信号的信号特征。
12.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据接收到的第二波信号的信号特征建立所述物体的模型包括: 根据至少两次接收到的第二波信号的信号特征获取至少两组建模参数； 匹配所述至少两组建模参数，根据匹配结果建立所述物体的模型。
13.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述接收一第一波信号以包括所述用户身体的至少一部分为媒介传输后所对应的一第二波信号包括: 在所述物体上的两个接触位置处分别接收所述第一波信号以包括所述用户身体的至少一部分为媒介传输后所对应的一第二波信号。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据接收到的第二波信号的信号特征建立所述物体的模型包括: 根据在所述两个接触位置处分别接收到的第二波信号的信号特征，获取所述两个接触位置对应的建模参数； 确定所述两个接触位置之间的位移； 根据所述两个接触位置对应的建模参数以及所述两个接触位置之间的位移，建立所述物体的模型。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，根据在所述两个接触位置处分别接收到的第二波信号的信号特征，确定所述两个接触位置之间的位移。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，根据一传感器信息确定所述两个接触位置之间的位移。
17.如权利要求6至12、14至16任一项所述的方法，其特征在于，所述建模参数包括:所述物体的形状、尺寸、材料、纹理、结构中至少一项。
18.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据接收到的第二波信号的信号特征建立所述物体的模型包括: 根据接收到的第二波信号的信号特征中与所述第一波信号的一种信号特征相对应的信号特征建立所述物体的内部结构的模型，所述第一波信号的一种信号特征包括不同的特征值。
19.如权利要求1至18任一项所述的方法，其特征在于，所述用户身体的至少一部分包括所述用户的手部。
20.如权利要求1至19任一项所述的方法，其特征在于，所述第二波信号的信号特征与所述第二波信号的幅度、相位、频谱中至少一项相关。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述第二波信号的信号特征包括:指纹、平均值、差分中至少一项； 所述指纹由所述第二波信号的幅度、相位、频谱中至少一项组成； 所述平均值是所述第二波信号的幅度、相位、频谱中至少一项的平均值； 所述差分是所述第二波信号的幅度、相位、频谱中至少一项的差分。
22.如权利要求1至21任一项所述的方法，其特征在于，所述第一波信号和所述第二波信号是声波信号。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一波信号和是第二波信号是超声波信号。
24.如权利要求1至21任一项所述的方法，其特征在于，所述第一波信号和所述第二波信号是电磁波信号。
25.如权利要求1至24任一项所述的方法，其特征在于，所述物体的模型包括:所述物体的三维模型。
26.如权利要求1至25任一项所述的方法，其特征在于，所述物体的模型包括:所述物体的整体或局部的模型。
27.一种建模系统，其特征在于，所述系统包括: 一接收模块，用于响应于一用户身体接触一物体，接收一第一波信号以包括所述用户身体的至少一部分为媒介传输后所对应的一第二波信号； 一建模模块，用于根据接收到的第二波信号的信号特征建立所述物体的模型。
28.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 一发送模块，用于发送所述第一波信号。
29.如权利要求27或28所述的系统，其特征在于，所述建模模块包括: 一参数获取单元，用于根据接收到的第二波信号的信号特征获取一组建模参数； 一建模单元，用于根据所述建模参数建立所述物体的模型。
30.如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述参数获取单元，用于根据一组参考建模参数对应的第二波信号的信号特征和接收到的第二波信号的信号特征获取所述建模参数。
31.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述建模模块还包括: 一确定单元，用于预先确定所述参考建模参数对应的第二波信号的信号特征。
32.如权利要求27或28所述的系统，其特征在于，所述建模模块包括: 一参数获取单元，用于根据接收到的第二波信号的信号特征以及所述用户身体的接触部位的身体特征获取一组建模参数； 一建模单元，用于根据所述建模参数建立所述物体的模型。
33.如权利要求32所述的系统，其特征在于，所述参数获取单元，用于根据一参考第二波信号的信号特征和接收到的第二波信号的信号特征获取所述建模参数，所述参考第二波信号的信号特征与一组参考建模参数以及所述接触部位的身体特征相对应。
34.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述建模模块还包括: 一确定单元，用于预先确定与所述参考建模参数以及所述接触部位的身体特征相对应的所述参考第二波信号的信号特征。
35.如权利要求27或28所述的系统，其特征在于，所述建模模块包括: 一参数获取单元，用于根据至少两次接收到的第二波信号的信号特征获取至少两组建模参数； 一建模单元，用于匹配所述至少两组建模参数，根据匹配结果建立所述物体的模型。
36.如权利要求27或28所述的系统，其特征在于，所述接收模块，用于在所述物体上的两个接触位置处分别接收所述第一波信号以包括所述用户身体的至少一部分为媒介传输后所对应的一第二波信号。
37.如权利要求36所述的系统，其特征在于，所述建模模块包括: 一参数获取单元，用于根据在所述两个接触位置处分别接收到的第二波信号的信号特征，获取所述两个接触位置对应的建模参数； 一位移确定单元，用于确定所述两个接触位置之间的位移； 一建模单元，用于根据所述两个接触位置对应的建模参数以及所述两个接触位置之间的位移，建立所述物体的模型。
38.如权利要求37所述的系统，其特征在于，所述位移确定单元，用于根据在所述两个接触位置处分别接收到的第二波信号的信号特征，确定所述两个接触位置之间的位移。
39.如权利要求37所述的系统，其特征在于，所述位移确定单元，用于根据一传感器信息确定所述两个接触位置之间的位移。
40.如权利要求27或28所述的系统，其特征在于，所述建模模块包括: 一内部建模单元，用于根据接收到的第二波信号的信号特征中与所述第一波信号的一种信号特征相对应的信号特征建立所述物体的内部结构的模型，所述第一波信号的一种信号特征包括不同的特征值。
41.如权利要求27至40任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括:腕带、指环中至少一项。
【文档编号】G06F3/01GK103927008SQ201410150286
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】杜琳 申请人:北京智谷睿拓技术服务有限公司