[发明专利]一种基于物体属性递进式表达的三维目标选择方法

说明书

本发明公开了一种基于物体属性递进式表达的三维目标选择方法，属于人机交互技术领域，包括以下步骤：(1)提取场景中所有物体的形状、位置和尺寸属性；(2)获取用户的手势动作，提取手势运动轨迹的形状、位置和尺寸属性；(3)执行基于递进式表达的选择意图判定，首先进行物体轮廓和手势轮廓的形状匹配，当只有一个匹配结果时输出该匹配物体，否则进行位置属性匹配；当匹配结果唯一时输出该匹配物体，否则进行尺寸属性匹配；最后根据尺寸属性匹配得到匹配物体。利用本发明，用户可以向系统逐步地、递进式地表明自己的选择意图，更符合人的能力和习惯，在任务难度和人的能力之间达到了更理想的平衡。

技术领域

本发明属于人机交互技术领域，尤其是涉及一种基于物体属性递进式表达的三维目标选择方法。

背景技术

对象的选择技术是人机交互中的核心技术之一。人机交互中，在对对象进行操作之前，首先需要对其进行选择。随着虚拟现实技术、增强现实技术的高速发展而产生的虚拟环境中的三维对象的选择技术，由于其广泛的应用价值，已成为三维人机交互中的研究热点。

作为三维交互的第一个步骤，三维选择是三维交互领域中的重点研究内容。现今主流的基于指点隐喻和射线投射的三维选择技术在选择小物体、远距离物体、被遮挡物体时，准确率会大大降低，在目标物体被遮挡时甚至失去效用，这是远距离三维选择技术所面临的主要挑战。后续对选择技术的优化都以标准射线投射技术为基础，通过加入逐步精确法，或类似体投射等一次粗筛、二次确认的思路以弥补标准射线投射技术的缺陷，这类优化策略在致力于解决准确率骤降的问题时都是以降低效率为代价。这一固有缺陷存在的根本原因在于，人并不具备精准地控制肌肉指点目标物体的能力。人手的自然抖动和海森堡效应，使人本身就难以完成精准的指点操作。

主流的三维选择技术并没有合理地利用人的能力，因此存在固有的缺陷。实际上，三维选择技术的研究应该更关注人的能力，从人的角度出发去思考策略。从充分且合理地顺应人的能力入手，让用户和计算机交互系统之间达到和谐的人机协同状态，使得用户可以更自然地向交互系统表达选择意图；交互系统则会根据用户的描述，综合推断选择意图，并在必要的时候对用户提出新的表达要求，以期更加准确地理解用户的交互意图。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于物体属性递进式表达的三维目标选择方法，用户可以向系统逐步地、递进式地表明自己的选择意图，使系统可以更加准确地推断出用户的选择意图。

一种基于物体属性递进式表达的三维目标选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)提取场景中所有物体的形状、位置和尺寸属性；

(2)获取用户的手势动作，提取手势运动轨迹的形状、位置和尺寸属性；

(3)执行基于递进式表达的选择意图判定，具体过程如下：

(3-1)形状的匹配及判断：计算场景中所有物体的形状与手势运动轨迹的形状相似度；对场景中所有物体的形状相似度进行排序，以宽容度p截取与用户手势运动轨迹形状最相似的物体集合；若集合中只有一个物体，将该物体作为选择结果反馈给用户，选择结束；若有多个物体在此集合中，将这些待选物体进入位置匹配阶段；

(3-2)位置的匹配及判断：使用距离匹配算法对手势运动轨迹的位置与通过形状匹配阶段的待选物体集合进行距离匹配；若不存在位置歧义性，直接将距离最近的物体作为推荐反馈给用户；否则，距离手势运动轨迹最近的多个待选物体的集合进入尺寸匹配阶段；

(3-3)尺寸的匹配及判断：使用尺寸匹配算法对手势运动轨迹的尺寸和通过位置匹配阶段的待选物体的尺寸进行比对，尺寸最接近的物体作为推荐结果反馈给用户；用户判断其推荐结果是否符合自己的选择意图，若符合，则做出确认操作，选择结束。