一种通过手指关节弯曲度检测控制模拟人体的方法
【专利摘要】本发明公开了一种通过手指关节弯曲度检测控制模拟人体的方法，包括：利用左手大拇指的变化里控制虚拟人体模型中头部的变化；利用左手中指与食指的动作变化来控制虚拟人体模型中双腿的动作；利用右手大拇指和食指的变化来控制虚拟人体模型的手部的动作。实施本发明，只需检测手部某些特定位置的弯曲度，而不用检测整个手部的动作，根据弯曲度所设计出手部对应人体动作的一套方案利用较少的数据采集设计出一套利用手部的变化来对应控制虚拟现实中的人体的各个动作。
【专利说明】一种通过手指关节弯曲度检测控制模拟人体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及人机交互【技术领域】，具体涉及一种通过手指关节弯曲度检测控制模拟人体的方法。
【背景技术】
[0002]在虚拟现实技术中，人们想要操控虚拟的人物时，需要有一些交互手段，比如使用机械控制、脑电机电神经控制、动作捕捉等等，目前来说比较成熟的是通过机械控制，使用操纵杆或者其他输入设备，但是这种方法不够自然，操作复杂，设备不方便移动，一个更好的方法就是使用穿戴设备，携带轻便，操作简单直接，这种方法的例子就是虚拟现实手套，类似的还有机电控制。但这种方法仍然受到设备的限制，而使用体感设备，就可以解决这个问题，比如kinect。用户不需要佩戴任何设备，只需在摄像头前做出动作，体感设备就能识另U，并作出相应的操作。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种通过对手部动作来控制计算机中虚拟人体模型的运动。而对于手部动作检测的重点主要是手指的各个关节弯曲的大小。
[0004]相应的，本发明实施例提供了一种通过手指关节弯曲度检测控制模拟人体的方法，包括:
[0005]利用左手大拇指的变化里控制虚拟人体模型中头部的变化；
[0006]利用左手中指与食指的动作变化来控制虚拟人体模型中双腿的动作；
[0007]利用右手大拇指和食指的变化来控制虚拟人体模型的手部的动作。
[0008]本发明具有如下有益效果，只需检测手部某些特定位置的弯曲度，而不用检测整个手部的动作，根据弯曲度所设计出手部对应人体动作的一套方案利用较少的数据采集设计出一套利用手部的变化来对应控制虚拟现实中的人体的各个动作。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0010]图1是本发明实施例中的通过手指关节弯曲度检测控制模拟人体的方法流程图；
[0011]图2是本发明实施例中的控制头部运动的检测点位置示意图；
[0012]图3是本发明实施例中的控制腿部运动的检测点位置示意图；
[0013]图4是本发明实施例中的行走状态右腿在前时的手指形状示意图；
[0014]图5是本发明实施例中的行走状态左腿在前时的手指形状示意图；
[0015]图6是本发明实施例中的左脚单脚站立时的手指形状示意图；[0016]图7是本发明实施例中的蹲着状态的手指形状示意图；
[0017]图8是本发明实施例中的跪着状态的手指形状示意图；
[0018]图9是本发明实施例中的控制手臂运动的检测点的位置示意图；
[0019]图10是本发明实施例中的双手手臂上举时手指的形状示意图；
[0020]图11是本发明实施例中的双手同时叉腰时手指的形状示意图；
[0021]图12是本发明实施例中双手同时背在身后时手指的形状示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]本发明的具体内容分为三个部分，分别是利用左手大拇指的变化里控制虚拟人体模型中头部的变化；利用左手中指与食指的动作变化来控制虚拟人体模型中双腿的动作；利用右手大拇指和食指的变化来控制虚拟人体模型的手部的动作。
[0024]图1示出了本发明实施例中的通过手指关节弯曲度检测控制模拟人体的方法流程图，包括如下:
[0025]SlOl:利用左手大拇指的变化里控制虚拟人体模型中头部的变化；
[0026]S102:利用左手中指与食指的动作变化来控制虚拟人体模型中双腿的动作；
[0027]S103:利用右手大拇指和食指的变化来控制虚拟人体模型的手部的动作。
[0028]对于每个部分的设计都包含两个内容分别是手指关节弯曲度检测点的设计，以及通过得到的手指弯曲度的数据来控制计算机虚拟人体模型中的各个动作。
[0029]利用左手大拇指的变化控制虚拟人体模型中头部的变化
[0030]此部分的手指关节弯曲度检测点的位置如图2所示:
[0031]A点:检测大拇指第一指间关节弯曲度
[0032]B点:检测大拇指与食指根部的张开角度
[0033]具体方案:A点关节处正常状态角度为180°，即表示人正常头部挺立状态；当A点关节处角度缩小时，表示人低头的过程。B点处正常状态角度为40° — 50，即表示人脸部向前的的状态；当此处角度缩小时，表示人的颈部向右偏转；当此角度增大时即表示人颈部向左偏转。
[0034]图3示出了利用左手中指和食指的动作来控制虚拟人体模型中双腿的动作，此部分手指关节度检测点的位置如下:
[0035]C点:检测食指根部关节弯曲度
[0036]D点:检测中指根部关节弯曲度
[0037]E点:检测食指与无名指之间的角度(不在同一平面时无需计算)
[0038]F点:检测食指第二指间关节弯曲度
[0039]G点:检测食指第一指间关节弯曲度
[0040]H点:检测中指第二指尖关节弯曲度
[0041]I点:检测中指第一指尖关节弯曲度[0042]具体方案:利用C点和D点的变化来控制人的走动，当这C点和D点的角度交替由180°缩小至140°左右再变回180°时，即可表示人的行走状态，如图4和图5所示分别表示右腿在前和左腿在前的行走时手指的动作。当C点和D点同时由180°缩小至140°左右再变回180°时，表示人的一个向前跳跃的过程。利用E点的角度表示人站立状态时双脚叉开的角度，正常状态为0°，表示双脚合拢站立。当F点小于90°，H点等于180°，如图6所示时，表示人左脚单脚站立的状态。当H点小于90°，F点等于180°，表示人右脚单脚站立的状态。时当F点、G点、H点和I点同时为90°，如图7所示时，表示人蹲着的状态。当F点和H点为90°、G点和I点为180°，如图8所示时，表示人跪着的状态。
[0043]图9示出了利用右手大拇指和小拇指的变化来控制虚拟人体模型的手臂动作，此部分的手指关节弯曲度检测点的位置如图9所示:J点:检测小拇指第二关节处弯曲度
[0044]K点:检测大拇指地第一关节处弯曲度
[0045]L点:检测小拇指与无名指叉开的角度
[0046]M点:检测大拇指与食指根部叉开的角度
[0047]nl、n2、n3、n4:检测这几个点之间是否有相互接触
[0048]具体方案:利用J点和K点的弯曲度来控制人体手臂弯曲状态，利用L点和M点角度的大小来控制人体手臂与身体在同一横切面时，手臂与身体张开的角度。当J点和K点弯曲度都为180°，且L点和K点的角度为0°时，表示人体手臂自然下垂的状态。当J点弯曲度由180°变为90°再变为180°时，表示人体右臂完成一个向前推动的动作；当K点弯曲度由180°变为90°再变为180°时，表示人体左臂完成一个向前推动的动作。当L点和M点由0°变为手指能伸展的最大角度(一般为60°，如图10所示)的过程，表示人体手臂与身体在同一横切面状态下，手臂与身体在腋下形成的角度由0°到180°的过程，即由手臂自然垂下到手臂垂直朝向天空的的过程。利用nl、n2、n3、n4来完成某些特定动作，当nl与n3接触时，表示右手叉腰；当n2与n4接触，如图11所示时，表示左手叉腰；当nl与n2接触,如图12所示时,表示双手同时放在身后。
[0049]本发明实施例只需检测手部某些特定位置的弯曲度，而不用检测整个手部的动作，根据弯曲度所设计出手部对应人体动作的一套方案利用较少的数据采集设计出一套利用手部的变化来对应控制虚拟现实中的人体的各个动作。
[0050]本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括:只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
[0051]以上对本发明实施例所提供的一种通过手指关节弯曲度检测控制模拟人体的方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种通过手指关节弯曲度检测控制模拟人体的方法，其特征在于，包括:利用左手大拇指的变化里控制虚拟人体模型中头部的变化；利用左手中指与食指的动作变化来控制虚拟人体模型中双腿的动作；利用右手大拇指和食指的变化来控制虚拟人体模型的手部的动作。
【文档编号】G06F3/01GK103488286SQ201310392529
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】翟振明, 汪健, 罗笑南 申请人:中山大学