[发明专利]一种基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法

说明书

一种基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法，在手臂的大臂处附着大臂IMU追踪模块，小臂处附着小臂IMU追踪模块，手背处附着手部IMU追踪模块，食指第一指节处附着食指IMU追踪模块，获取大臂、小臂、手背以及食指第一指节的空间方位，利用无线传输将整个胳膊的动作输入到VR系统，与现有技术相比，本发明首次为VR系统提供了一种精度、低成本的消费级动作输入方案，同时提供了新的基于动作的交互方式。

技术领域

本发明属于虚拟现实技术领域，特别涉及一种基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法。

背景技术

当前虚拟现实(VR)输入方案主要分为三类：

一是专业VR方案。例如HTC Vive，Oculus Rift等。通过激光场定位头盔与手柄，来实现头部与手部的空间位置追踪和空间朝向追踪。同时手柄的按钮实现交互操作。

二是移动VR。例如三星Gear VR。将手机置于VR眼镜盒内，并佩戴在头部。利用手机内置的IMU传感器及磁力计，实现对头部空间朝向追踪，提供有限的沉浸感。移动VR一般配备单个手柄，手柄内含9轴传感器，实现对手柄的空间朝向的追踪，利用手柄的空间朝向、以及按钮，实现在虚拟世界中交互。

三是VR一体机。与移动VR类似，主要是集成了显示与处理部件，不需要额外放置手机。同样采用类似移动VR的手柄进行交互操作。

可以看出，专业VR可以确定头部与手部的空间位置与空间朝向，但其成本较高。移动VR与VR一体机只能确定头部与手部的空间朝向，不能确定空间位置信息。同时这几种VR方案均不具备将人体动作作为交互方式。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法，主要解决目前VR系统没有高精度低成本的消费级动作输入方案的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方法是：

一种基于智能戒指和节点的便携式VR动作输入方法，在手臂的大臂处附着大臂IMU追踪模块1，小臂处附着小臂IMU追踪模块2，手背处附着手部IMU追踪模块3，食指第一指节处附着食指IMU追踪模块4，获取大臂、小臂、手背以及食指第一指节的空间方位，利用无线传输将整个胳膊的动作输入到VR系统。

所述大臂IMU追踪模块1、小臂IMU追踪模块2和手部IMU追踪模块3通过绑带附着在肢体上；所述食指IMU追踪模块4设置在一个指环或者戒指5上，所述指环或者戒指5上靠近大拇指的一侧具有触摸按钮6，以便于大拇指进行触摸输入。

所述触摸按钮6为电容式触摸按键，供用户进行触摸输入，以实现进一步的交互操作。

本发明可通过所述食指IMU追踪模块4追踪食指第一指节的空间方位信息，并以此信息来模拟整个手部的动作，实现对手部动作的追踪。

本发明可通过手背以及食指第一指节的空间方位计算出食指第一指节向掌心弯曲的角度即食指第一指节与手背的夹角a1以及食指向外侧伸展的角度α，根据手指节与手背的几何关系以及手指节之间的几何关系，模拟出整个手部的动作。

用β表示无名指向外侧的伸展角度为，θ表示小指向外侧的伸展角度，a2表示食指第二指节与第一指节的夹角，a3表示食指第三指节与第二指节的夹角，则模拟整个手部的动作的方法为：

当做简单的手部运动时，认为β≈-α，θ≈-2α，模拟出整个手部的姿态；

当手部抓握物体时，认为a2≈a1*1.37，a3≈a1*1.47或者认为a1≈a2≈a3，模拟出手指抓握的姿态。

当全部满足以下条件时，可认为抓握住物体：

1.a1大于一定抓握阈值，认为抓握了物体，当a1小于此阈值时，认为松开了物体；