[发明专利]基于手臂动作捕捉的虚拟现实驱动方法及虚拟现实系统

权利要求书

1.一种基于手臂动作捕捉的虚拟现实驱动方法，其特征在于，其包括：

当人体穿戴动作捕捉系统时，初始化预设姿态以得初始位姿数据，其中，所述初始位姿数据包括预设位姿数据及人体原始数据；

捕捉人体的实时姿态数据，根据实时姿态数据以及初始位姿数据以手臂连杆件间变换矩阵方法确定第一手臂姿态，其中，所述第一手臂姿态包括躯干关节以及手臂运动链关节；

根据预设内置模型将所述第一手臂姿态转换为预设虚拟角色的第二手臂姿态，并根据所述第二手臂姿态驱动预设虚拟角色；

所述捕捉人体的实时姿态数据，根据实时姿态数据以及初始位姿数据以手臂连杆件间变换矩阵方法确定第一手臂姿态具体包括：

捕捉人体的实时姿态数据，根据预设躯干姿态公式计算躯干关节实时数据，并根据预设上臂姿态公式计算上臂实时位置数据；

根据初始位姿数据确定肩关节位置，并根据肩关节数据及肩关节变化矩阵计算肘关节实时数据，其中，所述肘关节数据为肩关节所处坐标系的X轴方向偏移上臂长；

根据所述肩关节数据以及肘关节数据计算上臂与前臂的夹角，并根据所述夹角计算前臂位姿数据，以得到第一手臂姿态；

其中，在获取到实时姿态数据后，根据初始位姿数据和实时位姿数据计算人体各关节的位置，以对人体躯干以及手臂的各关节的坐标进行更新。

2.根据权利要求1所述基于手臂动作捕捉的虚拟现实驱动方法，其特征在于，所述动作捕捉系统至少包括头显、左右手柄、左右上臂追踪器以及躯干追踪器。

3.根据权利要求1所述基于手臂动作捕捉的虚拟现实驱动方法，其特征在于，所述当人体穿戴动作捕捉系统时，初始化预设姿态以得初始位姿数据具体包括：

当人体穿戴动作捕捉系统时，捕捉人体处于预设姿态的预设位姿数据，其中，所述预设姿态包括第一姿态和第二姿态；

根据所述第一姿态对应的预设位姿数据校正预设骨骼模型；

根据所述预设位姿数据计算人体初始数据，以得到初始位姿数据。

4.根据权利要求3所述基于手臂动作捕捉的虚拟现实驱动方法，其特征在于，所述根据所述预设位姿数据计算人体初始数据，以得到初始位姿数据具体包括：

根据所述第一姿态对应的预设位姿数据计算上半身各关节的相对位置关系；

将所述第二姿态对应的预设位姿数据与所述第一姿态对应的预设位姿数据相比较来计算人体原始数据，以得到初始位姿数据。

5.根据权利要求1所述基于手臂动作捕捉的虚拟现实驱动方法，其特征在于，所述根据所述肩关节数据以及肘关节数据计算上臂与前臂的夹角，并根据所述夹角计算前臂位姿数据，以得到第一手臂姿态具体包括：

根据肩关节数据和肘关节实时数据确定肘关节指向肩关节的第一单位向量，并根据肘关节实时数据和腕关节实时数据确定肘关节指向腕关节的第二单位向量；

根据所述第一单位向量和第二单位向量通过余弦定理计算上臂与前臂的夹角，并根据所述夹角计算前臂位姿数据，以得到第一手臂姿态。

6.根据权利要求1所述基于手臂动作捕捉的虚拟现实驱动方法，其特征在于，所述当人体穿戴动作捕捉系统时，初始化预设姿态以得初始位姿数据之前包括：

接收并存储预设骨骼模型，并将所述预设骨骼模型的各关节坐标系与预设内置模型进行关联，以得到预设骨骼模型与预设内置模型的对应关系。

7.根据权利要求6所述基于手臂动作捕捉的虚拟现实驱动方法，其特征在于，所述根据预设内置模型将所述第一手臂姿态转换为预设虚拟角色的第二手臂姿态，并根据所述第二手臂姿态驱动预设虚拟角色具体包括：

将所述第一手臂姿态重定向至预设内置模型各关节点坐标系统内；

根据所述对应关系将所述第一手臂姿态转换至预设骨骼模型的各关节点坐标系内，以得到第二手臂姿态；

根据所述第二手臂姿态确定所述预设骨骼模型对应的预设虚拟角色。