一種虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的手勢動作控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人機交互技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的手勢動作控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的逐步成熟，各種虛擬現(xiàn)實相關(guān)的硬件，軟件產(chǎn)品陸續(xù)出現(xiàn)，但是虛擬現(xiàn)實相關(guān)的操作技術(shù)還十分不成熟，現(xiàn)在主流方式仍是借助傳統(tǒng)交互方式如鍵盤，鼠標，手柄等，但是這些交互方式在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中都無法達到良好的交互效果與用戶體驗。盡管基于虛擬現(xiàn)實環(huán)境的新興技術(shù)有所發(fā)展，如手勢識別的交互方式的產(chǎn)生，但是目前市面上還沒有成熟的將手勢識別與虛擬現(xiàn)實緊密結(jié)合起來的交互控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)缺少成熟的將手勢識別與虛擬現(xiàn)實緊密結(jié)合起來的交互控制系統(tǒng)的問題，提出了本發(fā)明的一種虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的手勢動作控制系統(tǒng)和方法，以便克服上述問題或者至少部分地解決上述問題。
[0004]依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的手勢動作控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:手勢捕捉模塊、數(shù)據(jù)傳遞模塊、解析識別模塊和交互控制模塊；
[0005]所述手勢捕捉模塊，利用安裝在使用者手部主要關(guān)節(jié)處的體感捕捉器，實時捕捉有效區(qū)域內(nèi)的手勢動作，并記錄下動作數(shù)據(jù)；
[0006]所述數(shù)據(jù)傳遞模塊，通過有線連接和無線連接相結(jié)合的方式，將所述實時記錄的動作數(shù)據(jù)傳輸給所述解析識別模塊；
[0007]所述解析識別模塊，用于解析所述實時記錄的動作數(shù)據(jù)，識別對應(yīng)的手勢動作；
[0008]所述交互控制模塊，預(yù)設(shè)有手勢動作和虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的動作指令的對應(yīng)關(guān)系表，查詢該對應(yīng)關(guān)系表獲得所述手勢動作在所述虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的動作指令，依據(jù)所述動作指令與所述虛擬現(xiàn)實環(huán)境進行交互控制。
[0009]可選地，所述解析識別模塊包括剔除單元；
[0010]所述剔除單元，用于在解析所述實時記錄的動作數(shù)據(jù)之前，剔除冗余與無效的數(shù)據(jù)，所述冗余與無效的數(shù)據(jù)包括重復(fù)數(shù)據(jù)、與之前已有的數(shù)據(jù)曲線偏差很大的數(shù)據(jù)、傳輸過程中產(chǎn)生的錯誤數(shù)據(jù)和時間戳不符的數(shù)據(jù)。
[0011 ] 可選地，所述解析識別模塊還包括分組單元和解析單元；
[0012]所述分組單元，用于根據(jù)計算能力，將所述剔除單元剔除處理后的數(shù)據(jù)分組放入手勢數(shù)據(jù)緩存序列內(nèi)；
[0013]所述解析單元，用于對分組后的緩存序列內(nèi)的手勢數(shù)據(jù)進行解析，識別出一個有效的手勢動作。
[0014]可選地，所述手勢動作在安卓系統(tǒng)下獲取，所述手勢動作和虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的動作指令的對應(yīng)關(guān)系表利用Unity游戲引擎預(yù)設(shè)。
[0015]可選地，所述手勢動作和虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的動作指令的對應(yīng)關(guān)系表可以根據(jù)不同的虛擬現(xiàn)實環(huán)境進行修改。
[0016]依據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的手勢動作控制方法，該方法包括:
[0017]利用安裝在使用者手部主要關(guān)節(jié)處的體感捕捉器，實時捕捉有效區(qū)域內(nèi)的手勢動作，并記錄下動作數(shù)據(jù)；
[0018]通過有線連接和無線連接相結(jié)合的方式，傳輸所述實時記錄的動作數(shù)據(jù)；
[0019]解析所述實時記錄的動作數(shù)據(jù)，識別對應(yīng)的手勢動作；
[0020]查詢預(yù)設(shè)的手勢動作和虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的動作指令的對應(yīng)關(guān)系表，獲得所述手勢動作在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的動作指令，依據(jù)所述動作指令與所述虛擬現(xiàn)實環(huán)境進行交互控制。
[0021]可選地，所述解析所述實時記錄的動作數(shù)據(jù)，識別對應(yīng)的手勢動作包括:
[0022]在解析所述實時記錄的動作數(shù)據(jù)之前，剔除冗余與無效的數(shù)據(jù)，所述冗余與無效的數(shù)據(jù)包括重復(fù)數(shù)據(jù)、與之前已有的數(shù)據(jù)曲線偏差很大的數(shù)據(jù)、傳輸過程中產(chǎn)生的錯誤數(shù)據(jù)和時間戳不符的數(shù)據(jù)。
[0023]可選地，所述解析所述實時記錄的動作數(shù)據(jù)，識別對應(yīng)的手勢動作還包括:
[0024]根據(jù)計算能力，將剔除處理后的數(shù)據(jù)分組放入手勢數(shù)據(jù)緩存序列內(nèi)；
[0025]對分組后的緩存序列內(nèi)的手勢數(shù)據(jù)進行解析，識別出一個有效的手勢動作。
[0026]可選地，在安卓系統(tǒng)下獲取所述手勢動作，利用Unity游戲引擎預(yù)設(shè)所述手勢動作和虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的動作指令的對應(yīng)關(guān)系表。
[0027]可選地，根據(jù)不同的虛擬現(xiàn)實環(huán)境對所述手勢動作和虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的動作指令的對應(yīng)關(guān)系表進行修改。
[0028]綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)方案通過體感捕捉器采集手部主要關(guān)節(jié)處的動作數(shù)據(jù)，通過有線連接和無線連接相結(jié)合的方式傳輸實時記錄的動作數(shù)據(jù)來提高手勢動作識別速度和精度；通過查詢虛擬現(xiàn)實環(huán)境中預(yù)設(shè)的手勢動作和動作指令的對應(yīng)關(guān)系表，獲得手勢動作在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的動作指令，依據(jù)該動作指令與虛擬現(xiàn)實環(huán)境進行交互控制，讓使用者可以身臨其境般的在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中進行操作，給使用者帶來真實、舒適、準確的操作體驗。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明一個實施例提供的一種虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的手勢動作控制系統(tǒng)示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明一個實施例提供的一種虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的手勢動作控制系統(tǒng)中解析識別模塊示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明一個實施例提供的一種虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的手勢動作控制方法流程圖；
【具體實施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0033]圖1為本發(fā)明一個實施例提供的一種虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的手勢動作控制系統(tǒng)示意圖，如圖1所示，該虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的手勢動作控制系統(tǒng)100包括:手勢捕捉模塊110、數(shù)據(jù)傳遞模塊120、解析識別模塊130和交互控制模塊140。
[0034]手勢捕捉模塊110，利用安裝在使用者手部主要關(guān)節(jié)處的體感捕捉器，實時捕捉有效區(qū)域內(nèi)的手勢動作，并記錄下動作數(shù)據(jù)。
[0035]由于人體的手部動作十分復(fù)雜，在短時間內(nèi)，人體的手部各部分都在位置，角度，大小，形狀等方面均發(fā)生了大量的變化，完全以人物手部全部的數(shù)據(jù)作為手勢數(shù)據(jù)，在現(xiàn)階段是不現(xiàn)實的。本發(fā)明采用關(guān)鍵點截取，在人物手部的多個主要關(guān)節(jié)上安裝了捕捉器，由于人體各個關(guān)節(jié)之間的部分為剛體，因此可以通過關(guān)節(jié)的數(shù)據(jù)變化抽象出整個手部的整體動作；同時定義了手部動作在有效可操作區(qū)域內(nèi)才有效，有效的手部動作才會被記錄下來。這樣在不減少動作識別的基礎(chǔ)上減少數(shù)據(jù)采集量，可以在較短時間內(nèi)采集更多真實、有效的數(shù)據(jù)，提高手勢動作捕捉的速度和精度。
[0036]數(shù)據(jù)傳遞模塊120，通過有線連接和無線連接相結(jié)合的方式，將實時記錄的動作數(shù)據(jù)傳輸給解析識別模塊。
[0037]物理連接線傳輸有著高速、穩(wěn)定和抗干擾等優(yōu)點，能夠提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，并且能夠?yīng)對大量數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸。但是物理連接線有長度限制，且物理連接線占用了一定的物理空間區(qū)域，導(dǎo)致使用者的活動區(qū)域受到限制，因此，我們同時提供無線傳輸數(shù)據(jù)的方式，如藍牙傳輸和紫蜂(ZigBee)傳輸?shù)?，相比物理連接線傳輸，無線傳輸在穩(wěn)定性與速度上有部分犧牲，但是在使用靈活性上有了很大的提高，可操作范圍與可活動區(qū)域得到了很大的提高，在特定的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用場景內(nèi)可以提供更好的體驗。
[0038]解析識別模塊130，用于解析實時記錄的動作數(shù)據(jù)，識別對應(yīng)的手勢動作。
[0039]交互控制模塊140，預(yù)設(shè)有手勢動作和虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的動作指令的對應(yīng)關(guān)系表，查詢該對應(yīng)關(guān)系表獲得手勢動作在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的動作指令，依據(jù)動作指令與虛擬現(xiàn)實環(huán)境進行交互控制。
[0040]將實時捕捉到的手勢動作模擬為虛擬現(xiàn)實環(huán)境中人物或物體的某個具體動作，讓使用者可以身臨其境般地在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中進行交互控制，給使用者帶來真實、舒適、準確的操作體驗。
[0041]圖2為本發(fā)明一個實施例提供的一種虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的手勢動作控制系統(tǒng)中解析識別模塊示意圖。如圖2所示，解析識別模塊130包括剔除單元131、分組單元132和解析單元133。
[0042]剔除單元131，用于在解析實時記錄的動作數(shù)據(jù)之前，剔除冗余與無效的數(shù)據(jù)，冗余與無效的數(shù)據(jù)包括重復(fù)數(shù)據(jù)、與之前已有的數(shù)據(jù)曲線偏差很大的數(shù)據(jù)、傳輸過程中產(chǎn)生的錯誤數(shù)據(jù)和時間戳不符的數(shù)據(jù)。
[0043]分組單元132，用于根據(jù)計算能力，將剔除單元131剔除處理后的數(shù)據(jù)分組放入手勢數(shù)據(jù)緩存序列內(nèi)。
[0044]解析單元133，用于對分組后的緩存序列內(nèi)的手勢數(shù)據(jù)進行解析，識別出一個有效的手勢動作。
[0045]由于在數(shù)據(jù)解析識別之前剔除了大量的冗余與無效數(shù)據(jù)，可以大大的減少計算量，提高計算效率，并且，每次只需要處理緩存