一种三维虚拟手势选择场景物体的方法
【专利摘要】本发明公开了一种三维虚拟手势选择场景物体的方法，包括如下步骤：（1）建立三维手势模型库；其特征在于，还包括如下步骤：（2）确定所放物体的桌面方程；（3）初始化时刻T＝0;（4）预测三维手势的运动轨迹，利用三维手势T和T+1时刻的位置信息HT和HT+1，预测一条直线l:（5）初步选定待选的物体集C1；（6）最终确定待选的物体集C2;（7）显示待选的物体，将集合C2中的候选物体进行高光显示；（8）对待选的物体进行碰撞检测，依次对物体集C2每个候选物体进行碰撞检测，若碰撞检测成功，则结束，否则，T=T+1,T为时刻，转步骤（4）。本发明实现三维手势准确选择场景内的物体。
【专利说明】一种三维虚拟手势选择场景物体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及三维虚拟手势领域，具体地讲，涉及一种三维虚拟手势选择场景物体的方法。
【背景技术】
[0002]通过指点选择物体是现实中最简单的一种动作，只要给定一个选择方向即可以通过相交测试判断选中的物体。在沉浸式环境中，往往用视点和虚拟手的位置形成选择方向，而在桌面环境下，仅需要鼠标点的位置即可。这种技术最早可以追溯到MIT在1980年开发的“put-that-there”界面，其中用语音来进行确认选择操纵。之后，大量的选择技术被开发出来，这些技术的区别来自于这两个设计变量:选择方向形成的方式和选择的范围(决定每次选择有多少个物体可能被选中)。
[0003]由于指点选择基本上不需要用户的物理动作，因此仅就选择来说它可以获得良好的用户性能。然而由于维度限制这种指点技术不适合于对象定位操作，用户仅能够在绕视点的一个弧度上定位，也不能将对象沿着选择方向移动。
[0004]Ray-Casting是最简单的指点选择技术。当前的选择方向由附着在虚拟手上的矢量P和虚拟手的位置h决定:p(a)=h+ap,0〈a〈+理论上这种技术能够选择任意远处的物体，但随着距离的增加和对象尺寸的缩小，选取的难度也越来越大。同时由于硬件抖动的影响，选取的错误率也逐渐提高。
[0005]“探照灯”选取技术(Spotlight)用一个从选择矢量出发点开始的锥体代替原来的射线，只要有对象落在这个锥体内则被选中，类似于对象被照亮一样。这种技术对于微小物体选择尤其有利，但是同时也会出现多个对象落在锥体内的情况，反而会增加误操作。
[0006]Aperture是对Spotlfight的改进技术,它允许用户在用锥体选取对象时交互式地控制投射的范围。锥体的投射方向由头部的跟踪器和虚拟手决定，用户可以交互式地调整虚拟手和头部的距离来调整锥体大小，以此来消除选择的歧义性。
[0007]Image-Plane的思想来自于图形学中的一个基本原理:即我们看到的任何对象都是在视棱锥后平面上的透视投影，因此只需要给定投影平面上的一个点就可以进行选择。这种技术和前面几种技术一样不能改变选择对象离操作者的距离，Fishing-Reel弥补了这个缺点，通过额外的增加输入设备，如在跟踪器上增加按钮或者滑动杆，用户可以交互式地沿着选择矢量移动被选择的对象，但是由于将对象的六个自由度分开来控制，这样依然会降低用户性能。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术方案是提供一种三维虚拟手势选择场景物体的方法，实现三维手势准确选择场景内的物体。
[0009]本发明采用如下技术方案实现发明目的:
[0010]一种三维虚拟手势选择场景物体的方法，包括如下步骤:[0011](I)建立三维手势模型库；
[0012]其特征在于，还包括如下步骤:
[0013](2)确定所放物体的桌面方程；
[0014](3)初始化时刻T = O;
[0015](4)预测三维手势的运动轨迹，利用三维手势T和T+1时刻的位置信息Ht和Ητ+1，预测一条直线1:
[0016]直线I 的方程为:
【权利要求】
1.一种三维虚拟手势选择场景物体的方法，包括如下步骤: (1)建立三维手势模型库； 其特征在于，还包括如下步骤: (2)确定所放物体的桌面方程； (3)初始化时刻T= O; (4)预测三维手势的运动轨迹，利用三维手势T和T+1时刻的位置信息Ht和Ητ+1，预测一条直线1:
直线 I 的方程为:
2.根据权利要求1所述的三维虚拟手势选择场景物体的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括如下步骤: (2.1)选择三维场景中已知桌面左下角点A的三维坐标，以及相交于桌面左下角的两条边的已知向量，即桌面上的两条相交的向量^，V2已知； (2.2)由点Α,向量if, ? η2.得到桌面的平面方程:Z = f (X，y, z)。
3.根据权利要求1所述的三维虚拟手势选择场景物体的方法，其特征在于，所述步骤(5)包括: (5.1)设定待选中的阈值为R，其中阈值
4.根据权利要求1所述的三维虚拟手势选择场景物体的方法，其特征在于，所述步骤(6)包括: (6.1)依次计算候选物体C1集合的三位手势当前位置与各候选物体所形成的向量与手的法向量间的夹角的余弦值，即；cos<n, H^1-Mi), η为手的法向量，手的法向量即为垂直于手掌面的向量； (6.2)判断cos〈n，H^1-Mi)是否大于0，如果大于0，则此物体即为候选物体，加入到候选物体集C2中，此步骤就是将物体在三维手势后面的候选物体排除。
【文档编号】G06F3/01GK103472923SQ201310445376
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】冯志全, 张廷芳 申请人:济南大学