CN104881128B - 基于实物在虚拟现实场景中显示目标图像的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于实物在虚拟现实场景中显示目标图像的方法及系统，该方法包括：获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像以及实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距离；并根据现实距离，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离，对于至少部分范围内的现实距离，所述虚拟距离与所述现实距离的比值不为1；基于虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述目标图像。通过该方法，实物在虚拟场景中的显示距离和现实距离可按照各种比例进行显示，且可实物还可以替换成其它目标图像显示在虚拟场景中，提高体验者与虚拟场景之间互动的趣味性。

Description

基于实物在虚拟现实场景中显示目标图像的方法及系统

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体地说，涉及一种基于实物在虚拟现实场景中显示目标图像的方法及系统。

背景技术

虚拟现实，Virtual Reality，简称VR，是近年来出现的高新技术，也称灵境技术(我国著名科学家钱学森翻译)。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。

随着虚拟现实技术的发展，对人在虚拟现实环境中的互动有了新的要求，但是，现在大多数人机互动方案仅适用于传统的屏幕设备，并不适用于虚拟现实中的场景。

而目前常规的虚拟现实中的互动也大多是一些简单的互动，譬如，虚拟现实体验者通过佩戴相应的设备可以在虚拟现实场景中观测到自己的双手，当体验者将双手靠近自己时，虚拟现实场景中会相同比例的显示双手靠近，反之，当体验者将双手置于远处时，虚拟现实场景会以相同比例显示双手远离自己，参见图1，左边实像为手在现实中移动情况，右边虚像为手在虚拟场景中显示情况。这样虽然一定程度上实现了体验者与虚拟现实场景的交互，但只是将双手简单的呈现在虚拟现实场景中，趣味性不足，用户不能从中得到良好的交互体验。

因此，需要一种可以将实物以多种方式显示在虚拟现实场景中的方法和系统。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种基于实物在虚拟现实场景中显示目标图像的方法及系统，将实物以多种方式显示在虚拟现实场景中。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，包括：

获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像；

获取所述实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距离；

根据所述现实距离，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离，对于至少部分范围内的现实距离，所述虚拟距离与所述现实距离的比值不为1；

基于所述虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述目标图像。

优选地，虚拟距离是现实距离的连续函数，其斜率S随现实距离的变化而变化；

根据所述斜率S和所述现实距离确定所述虚拟距离。

优选地，将现实距离分为N个子现实距离段，其中N为大于1的自然数；

N个子现实距离段的斜率S由近到远依次为S₁、S₂、S₃、……、S_N，其中，S₁、S₂、S₃、……、S_N分别是常数。

优选地，S₁<S₂<S₃<…<S_N；或者

S₁>S₂>S₃>…>S_N；或者

S₁、S₂ 、S₃、……、S_N中至少有一个值使得S₁、S₂、S₃、……、S_N不按大小顺序排列。

优选地，所述虚拟距离越大，在虚拟现实场景中显示的目标图像越小；或者

所述虚拟距离越大，在虚拟现实场景中显示的目标图像越大。

优选地，在虚拟现实场景中显示的目标图像大小不变，所述虚拟现实场景随着虚拟距离的变化而缩放；

当所述虚拟距离增大时，放大所述虚拟现实场景；或者

当所述虚拟距离增大时，缩小所述虚拟现实场景。

优选地，该方法还可以包括：

获取将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像；

获取第二实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的第二现实距离；

根据所述第二现实距离确定第二目标图像与虚拟现实显示设备之间的第二虚拟距离，第二虚拟距离和第二现实距离的第二比值与虚拟距离和现实距离的比值不同；

基于第二虚拟距离，在虚拟现实场景中显示第二目标图像。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，包括：

获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像；

获取手所处的上臂和前臂之间的夹角θ；

根据夹角θ，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离；

基于虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图像。

优选地，虚拟距离是夹角θ的连续函数，其斜率S′随夹角θ的变化而变化；

根据斜率S′和所述夹角θ确定虚拟距离。

优选地，该方法还包括：

获取现实距离，

其中，根据所述夹角θ和斜率S′确定所述虚拟距离的步骤包括：

根据夹角θ确定斜率S′；以及

根据斜率S′和现实距离确定所述虚拟距离。

优选地，将夹角θ从0°到180°依次分为N个角度范围，N为大于 1的自然数；

N个角度范围内的斜率S′依次为S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N，其中，S′₁、 S′₂、S′₃、……、S′_N分别是常数。

优选地，S′₁<S′₂<S′₃<…<S′_N；或者

S′₁>S′₂>S′₃>…>S′_N；或者

S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N中至少有一个值使得S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N不按大小顺序排列。

优选地，当上臂和前臂形成的夹角为180°时，该方法还包括：

检测到虚拟现实体验者的手向前发生位移时，进一步增大虚拟距离。

优选地，该方法还可以包括：

获取将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像；

获取第二只手所处的上臂和前臂之间的夹角θ₂；

根据所述夹角θ₂，确定将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像与虚拟现实显示设备之间的第二虚拟距离，所述第二虚拟距离和夹角θ₂的第二比值与所述虚拟距离和所述夹角θ的第一比值不同；

基于所述第二虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示像第二目标图像。

根据本发明的另一方面，提供了一种虚拟现实显示系统，用于根据实物将目标图像显示在虚拟现实场景中，包括：

虚拟现实显示设备，用于显示虚拟现实场景；

图像获取单元，与虚拟现实显示设备电性连接，用于获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像，并将获取的目标图像传送至虚拟现实显示设备；

距离检测单元，用于检测实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距离；

数据处理单元，分别与距离检测单元、虚拟现实显示设备电性连接，用于接收现实距离，并根据接收到的现实距离确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离，并将确定好的虚拟距离传送至虚拟现实显示设备，其中，对于至少部分范围内的现实距离，虚拟距离与所述现实距离的比值不为1；

虚拟现实显示设备基于所述虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图像。

优选地，虚拟距离是现实距离的连续函数，其斜率S随现实距离的变化而变化；

数据处理单元根据斜率S和现实距离确定虚拟距离。

优选地，数据处理单元将现实距离分为N个子现实距离段，其中 N为大于1的自然数；

N个子现实距离段的斜率S由近到远依次为S₁、S₂、S₃、……、S_N，其中，S₁、S₂、S₃、……、S_N分别是常数。

优选地，S₁<S₂<S₃<…<S_N；或者

S₁>S₂>S₃>…>S_N；；或者

S₁、S₂、S₃、……、S_N中至少有一个值使得S₁、S₂、S₃、……、S_N不按大小顺序排列。

优选地，数据处理单元确定的虚拟距离越大，虚拟现实显示设备显示的虚拟现实场景中的目标图像越小；或者

数据处理单元确定的虚拟距离越大，虚拟现实显示设备显示的虚拟现实场景中的目标图像越大。

优选地，虚拟现实显示设备显示的虚拟现实场景中的实物图像大小不变，虚拟现实场景随着虚拟距离的变化而缩放；即

数据处理单元确定的虚拟距离增大时，虚拟现实显示设备放大其显示的虚拟现实场景；或者

数据处理单元确定的虚拟距离增大时，虚拟现实显示设备缩小其显示的虚拟现实场景。

根据本发明的另一方面，提供了一种虚拟现实显示系统，用于根据虚拟现实场景体验者的手将目标图像显示在虚拟现实场景中，包括：

虚拟现实显示设备，用于显示虚拟现实场景；

图像获取单元，与虚拟现实显示设备电性连接，用于获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像，并将获取的目标图像传送至虚拟现实显示设备；

角度检测单元，用于获取手所处的上臂和前臂之间的夹角θ；

数据处理单元，分别与角度检测单元、虚拟现实显示设备电性连接，用于接收所述夹角θ，并根据接收到的夹角θ确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离，并将确定好的虚拟距离传送至虚拟现实显示设备；

虚拟现实显示设备基于虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图像。

优选地，虚拟距离是夹角θ的连续函数，其斜率S′随夹角θ的变化而变化；

数据处理单元根据所述斜率S′和夹角θ确定虚拟距离。

优选地，数据处理单元将夹角θ的范围从0°到180°依次分为N个角度范围，N为大于1的自然数；

N个角度范围内的斜率S′依次为S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N，其中，S′₁、 S′₂、S′₃、……、S′_N分别是常数。

优选地，S′₁<S′₂<S′₃<…<S′_N；或者

S′₁>S′₂>S′₃>…>S′_N；或者

S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N中至少有一个值使得S′₁、S′₂、S′₃、……、 S′_N不按大小顺序排列。

优选地，当角度检测单元检测到上臂和前臂形成的夹角为180°，并且距离检测单元检测到虚拟现实体验者的手进一步向前发生位移并返回时，数据处理单元进一步增大虚拟距离。

通过本发明提供的基于实物在虚拟现实场景中显示目标图像的方法及系统，实物在虚拟场景中的显示距离和现实距离可按照各种比例进行显示，且实物还可以替换成其它目标图像显示在虚拟场景中，提高体验者与虚拟场景之间互动的趣味性。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是基于常规方法将手显示在虚拟现实场景中的示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法的示意性流程图；

图3、图4、图6、图7、图8-1、图8-2、图8-3是基于本发明将目标图像显示在虚拟现实场景中的效果示意图；

图5是本发明中现实距离与显示距离的一种函数关系示意图；

图9是根据本发明的另一个实施例的基于体验者的手在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法的示意性流程图；

图10是根据本发明的另一个实施例的虚拟现实显示系统的示意性方框图；

图11是根据本发明的另一个实施例的虚拟现实显示系统的示意性方框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图2是根据本发明的一个实施例的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法的示意性流程图。

其中，图2所示的执行顺序仅是为了更清楚地描述本发明，应该明白，对本发明而言，步骤S10与S20、S30的顺序可以调换，即可以先执行步骤S20、S30然后执行步骤S10，也可以同时执行，其执行顺序对本发明并无影响。

在步骤S10，获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像。

其中，在虚拟现实场景中显示的目标图像可以是实物的图像，也可以是其它图像。参见图3，实物为手，目标图像为兔子，即用兔子，代替手显示在虚拟现实场景中，这样可以进一步增加互动的趣味性。

目标图像是实物图像时，目标图像可以通过拍摄的方式获取，并将获取的目标图像传送至虚拟现实显示设备，目标图像是其它用以替代实物显示在虚拟现实场景中的图像时，可以预先在虚拟现实显示设备上设置多个目标图像，供用户选择。

在步骤S20，获取实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距离。

实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距离可通过多种测距装置进行测量，如可以通过但不限于距离传感器、图像识别传感器、激光测距，在使用时，可将测距装置安装在虚拟现实显示设备上，对实物进行测距，来获取现实距离。

在步骤S30，根据现实距离，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离，对于至少部分范围内的现实距离，虚拟距离与现实距离的比值不为1。

也就是说，目标图像在虚拟现实场景中的虚拟距离和实物与虚拟现实显示设备之间的现实距离可以有不同的对应关系，参见图4，图4 是实物和目标图像都是手，当手在现实场景中移动距离L时，手在虚拟现实场景中移动3L，当然，图4仅是用于形象说明本发明效果的一个示意性示图，还可以有其它对应关系。

虚拟距离还可以随着现实距离的变化而连续变化，也可以非连续变化，非连续变化就是随着实物位置的改变，目标图像可以跳跃出现在虚拟现实场景中某些位置。

考虑到目标图像在虚拟现实场景中的位置连续变化时，体验者感觉比较真实，且连续变化时目标图像可以达到虚拟场景中各个位置，因此，下面对连续变化的情形做详细说明，这种情况下，虚拟距离是现实距离的连续函数，用LV表示虚拟距离，LR代表现实距离，S 代表连续函数的斜率，也就是虚拟距离变化量与相应的现实距离变化量的比值，其中，S既可以是常数，也可以是一个随着现实距离LR变化而变化的量，则虚拟距离LV可由下式表示：

该式中的S和C取不同值时，虚拟距离和现实距离就有不同的对应关系。

例如，当S取常数2时，表示目标图像在虚拟现实场景中的虚拟距离随着实物的现实距离的变化而发生双倍的变化，也就是说，实物向前移动距离L时，目标图像在虚拟现实场景中向远处移动2L，此时虚拟距离的公式可简化为：

LV＝2LR+C；

C代表着实物现实距离为零时，目标图像在虚拟现实场景中的位置，即目标图像在虚拟现实场景中的初始位置，也就是虚拟距离的初始值，当C为一个正数时，表示目标图像一开始就位于虚拟现实场景中某个位置，当体验者移动实物时，就可以控制目标图像在虚拟现实场景中的移动。

又例如，当S取负1，C取一个正数时，虚拟距离的公式可简化为：

LV＝C-LR；

表示实物离虚拟现实显示设备越远，目标图像在虚拟现实场景中越近，这种情况下，当实物是虚拟现实场景体验者的手，目标图像也是手时，体验者如果想在虚拟现实场景中用手靠近虚拟现实场景中的其它物体，就需要反方向控制手的移动，这样，有别于传统的互动方案中根据物体的现实距离简单的将其呈现在虚拟现实场景中，可以增加游戏难度，进而提升趣味性，其中，手也可以是其它实物如球、棍等各种实物，相应地，目标图像也可以是其它任何想要在虚拟场景中显示的图像。

又如，当S恒为1，C为一个固定的正数时，虚拟距离的公式可简化为：

LV＝LR+C；

该式表示目标图像一开始就位于虚拟现实场景中某个位置，当实物移动距离L时，目标图像在虚拟现实场景中初始位置的基础上也相应的移动距离L。

进一步地，还可以将现实距离分为N个子现实距离段，其中N为大于1的自然数；

N个子现实距离段的斜率S由近到远依次为S₁、S₂、S₃、……、S_N，其中，S₁、S₂、S₃、……、S_N分别是常数，此时不同距离段的虚拟距离的确定公式可简化为：

LV＝S_iLR-C_i；

其中i＝1，2，3…N，C_i是为不同距离段设置的常数，使得LV 连续，即实物处在某个子现实距离段时，随着实物现实距离的改变，目标图像在虚拟现实场景中的移动速率是一固定值，当实物处在不同子现实距离段时，目标图像在虚拟现实场景中有不同的位移速率。

为了增强目标图像在虚拟现实场景中移动的规则性可以使Sx< S₂<S₃<…<S_N，即当实物经过由近到远不同的子现实距离段时，目标图像在虚拟现实场景中移动的速率越来越快。

或者S₁>S₂>S₃>…>S_N，即当实物经过由近到远不同的子现实距离段时，目标图像在虚拟现实场景中移动的速率越来越慢。

为了增强难度，还可以使目标图像在虚拟现实场景中按不规则的移动速率移动，即S₁、S₂、S₃、……、S_N中至少有一个值使得S₁、S₂、 S₃、……、S_N不按大小顺序排列，即当实物经过由近到远不同的子现实距离段时，目标图像在虚拟现实场景中移动的速率忽快忽慢。

参见图5，图5所示将现实距离分为3个距离段，对于L1来说，有S₁>S₂>S₃，对于L2来说，S₁<S₂<S₃。

当然，随着S、C的不同，虚拟距离和现实距离之间还有很多对应关系，此处不再一一列举，此外，应当明白，在实际操作中可以根据实际设定情况采用各种简化方式来计算虚拟距离LV，而不必采用上述积分形式。例如，事先制定LV和LR之间的关系表格，通过查找表格即可确定LV。

在步骤S40，基于虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图像。

虚拟距离确定后，就可以通过虚拟现实显示设备将目标图像显示在虚拟现实场景的相应位置。

其中，为了进一步增强趣味性，可以有多种在虚拟现实场景中显示目标图像的方法。

例如，虚拟距离越大，在虚拟现实场景中的显示的目标图像越大，如图6所示，目标图像是手，手在虚拟现实场景中越远，手越大，当手从近到远移动时，就有一种手在虚拟现实场景中逐渐变大的魔法效果，提高趣味性；

如图7所示，还可以反过来，目标图像在虚拟现实场景中的虚拟距离越大，在虚拟现实场景中的显示的目标图像越小，这样通过目标图像的大小，体验者可以更真实的感受到目标图像在虚拟场景中的位置，提高互动的真实性；

还可以目标图像大小不变，虚拟现实场景随着虚拟距离的变化而缩放，即虚拟距离增大时，放大所述虚拟现实场景；或者反过来，虚拟距离增大时，缩小所述虚拟现实场景。

具体可参见图8-1至图8-3，图8-1至图8-3为手在虚拟现实场景中某位置处的显示图，其中三角形代表虚拟场景，其中，图8-1为参照图，将图8-2和图8-3与图8-1分别比较可以看出，图8-2表示当虚拟距离增大时，放大虚拟现实场景，图8-3表示当虚拟距离增大时，缩小所述虚拟现实场景。

以实物为手的情况来说，当体验者的手在虚拟现实场景中往前伸时，放大虚拟现实场景，或者缩小虚拟现实场景，这样，当体验者想近距离或远距离看虚拟现实场景中远处景物时，只需要手的移动即可实现，增强体验者与虚拟现实场景的互动性，另一方面，体验者的手在虚拟现实场景中往前伸时，放大手所到之处的虚拟现实场景，还便于人进行互动操作，例如，体验者想触碰到虚拟现实场景中远处某个较小的虚拟物体，当手伸过去，放大手所处的场景可以方便体验者操作，提升互动体验。

另外，还可将多个实物显示在虚拟现实场景中，下面以两个实物为例进行说明，其中将一个实物的目标图像显示在虚拟现实场景中在上文已做了详细说明，此处不再赘述，在上文的基础上，还包括获取将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像和第二实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的第二现实距离，根据第二现实距离确定第二目标图像与虚拟现实显示设备之间的第二虚拟距离，第二虚拟距离和所述第二现实距离的第二比值和所述虚拟距离和所述现实距离的比值不同，基于第二虚拟距离，在虚拟现实场景中显示所述第二目标图像。

在此，通过将两个实物分别显示在虚拟现实场景中，可以实现在虚拟现实场景中不同用户之间的互动，例如用户A和用户B各持一个实物，用户A手持的实物在虚拟现实场景中显示的目标图像可以是鲨鱼，用户B手持的实物在虚拟现实场景中显示的目标图像可以是小鱼，用户A通过移动其持有的实物可实现在虚拟现实场景中追赶用户B，而用户B通过移动其持有的实物可实现在虚拟现实场景中逃离用户A，提高在虚拟现实场景中不同用户间的互动乐趣。

另外，两个实物各自的虚拟距离和现实距离的比值不同。例如，体验者左手拿第一实物，右手拿第二实物，用户可以选择第一实物和第二实物在虚拟场景中对应的目标图像，假设与第一实物、第二实物对应的目标图像都是棍棒，且第一实物的棍棒的虚拟距离随着第一实物的现实距离的增大而增大，第二实物的棍棒的虚拟距离随着第二实物的现实距离的增大而减小，且第二实物初始位置在虚拟场景中远处某个位置，这样用户可以通过移动左、右手来改变相应的第一实物和第二实物的现实距离，从而改变相应的棍棒的位置，来达到双手互博的效果，提升互动乐趣。

当实物为手时，考虑到不同年龄、不同体质的人的胳膊长度不同，如果仅通过手与虚拟现实显示设备之间的实际距离来确定目标图像在虚拟现实场景中的虚拟位置，会造成目标图像在虚拟现实场景中显示的虚拟距离有限，当体验者的胳膊较短，或体验者为儿童时，其在虚拟现实场景中手可以达到的位置有限，这样会降低体验的乐趣，因此，针对实物为手的情况，本发明还提供了另一种在虚拟现实场景中显示目标图像的方法，其中，该方法的部分内容在上文已做了详细说明，重复之处，不再赘述。

如图9所示，图9是根据本发明的另一个实施例的基于体验者的手在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法的示意性流程图，其中，图9所示的执行顺序仅是为了更清楚地描述本发明，应该明白，对本发明而言，步骤S100与S200、S300的顺序可以调换，即可以先执行步骤S200、S300然后执行步骤S100，也可以同时执行，其执行顺序对本发明并无影响。

在步骤S100，获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像。

具体参见图2步骤S10的描述。

在步骤S200，获取手所处的上臂和前臂之间的夹角θ。

其中，夹角θ可通过多种测量方式测得，如可以通过但不限于图像识别技术或者运动传感器、压力传感器等测量得到。

在步骤S300，根据夹角θ，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离。

其中，虚拟距离与夹角θ可以是各种对应关系。例如，虚拟距离既可以随着夹角θ的变化而连续变化，也可以非连续变化。

考虑到目标图像在虚拟现实场景中的位置连续变化时，目标图像可以达到虚拟场景中任一位置，这样体验者感觉比较真实，这种情况下，虚拟距离是夹角θ的连续函数，用LV代表虚拟距离，S’代表函数的斜率，其中，S’既可以是常数，也可以随着夹角θ的变化而变化，所以，虚拟距离可由下式表示，即：

该式中的S’和C取不同值时，虚拟距离和夹角θ就有不同的对应关系，具体示例可参考上文，不再赘述。

由于正常体验者的上臂和前臂之间的夹角都可以在0°到180°之间变化，这样根据角度的变化来确定目标图像在虚拟现实场景中的位置，消除了年龄和体质不同带来的影响，可以满足各类群体的体验需求。

考虑到仅通过夹角确定目标图像在虚拟现实场景中的位置，对所有人群采用一个标准，可能会降低某些体验感受，例如，当体验者是儿童时，由于其胳膊较短，如果仅通过夹角确定目标图像在虚拟现实场景中的虚拟距离，可能会造成体验者向前伸了一小段距离，而目标图像已处在虚拟现实场景中很远的位置，这样不利于体验者控制目标图像的移动，降低体验感受，因此，可通过夹角和手与虚拟现实显示设备之间的现实距离来联合确定目标图像的虚拟距离，此时S′为θ的函数，即S′由θ确定，不同的θ与LR之间存在不同的对应关系，即θ＝θ(LR)，因此，可以认为S′也是LR的函数：

这样可以消除仅通过夹角确定虚拟距离对某些人群造成的影响。

进一步地，当上臂和前臂形成的夹角为180°时，检测到虚拟现实体验者的手向前发生位移时，进一步增大虚拟距离，即当体验者胳膊伸展开时，还可以通过指关节、肘关节以及肩关节之中一个或几个的的屈伸来使得手继续向前发生位移，此时，通过位移检测装置如距离传感器、激光测距等等可以对发生的位移进行测量，当胳膊伸展开，若检测到手继续向前发生位移时，即可进一步增大虚拟距离。

在步骤S400，基于虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图像。

虚拟距离确定后，就可以通过虚拟现实显示设备将目标图像显示在虚拟现实场景的相应位置处。

其中，为了进一步增强趣味性，可以有多种在虚拟现实场景中显示目标图像的方法，例如：

将夹角θ从0°到180°依次分为N个角度范围，N为大于1的自然数，设N个角度范围内的斜率S′依次为S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N，其中， S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N分别是常数，此时，不同角度范围的LV＝S′_iθ-C_i，其中i＝1，2，3…N，C_i是为不同距离段设置的常数，使得LV连续，即夹角θ处在不同子现实距离段时，目标图像在虚拟现实场景中有不同的位移速率。

进一步地，S′₁<S′₂<S′₃<…<S′_N，即夹角θ越大，目标图像在虚拟现实场景中移动速率越快；

或者S′₁>S′₂>S′₃>…>S′_N，即夹角θ越大，目标图像在虚拟现实场景中移动的速率越慢；

为了增强难度，还可以使目标图像在虚拟现实场景中按不规则的移动速率移动，即S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N中至少有一个值使得S′₁、S′₂、 S′₃、……、S′_N不按大小顺序排列。

另外，还可将与双手对应的目标图像显示在虚拟现实场景中，其中，将每只手的目标图像显示在虚拟现实场景中的方法在上文已做详细说明，此处不再赘述，在上文的基础上，还包括，获取将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像以及第二只手所处的上臂和前臂之间的夹角θ₂，根据所述夹角θ₂，确定将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像与虚拟现实显示设备之间的第二虚拟距离，基于第二虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示像第二目标图像。

需要说明的是，双手可以由体验者A的一只手和体验者B的另一只手组成，也可以由一个体验者的左、右手组成，第二虚拟距离和夹角θ₂的第二比值和虚拟距离和夹角θ的第一比值可以相同，也可以不同，具体事例可参见上文中对多个实物进行显示的例子，此处不再举例说明。

上面参考图2至图9详细描述了基于实物在虚拟现实场景中显示目标图像的方法，下面参考图10、图11描述虚拟现实显示系统。

下面描述的系统中装置的很多功能分别与上面参考图2至图9描述的步骤的功能相同。为了避免重复，这里重点描述该系统可以具有的装置结构，而对于一些细节，则不再赘述，可以参考上文中的相应描述。

图10是本发明一个实施例提供的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的系统的示意性方框图。

如图10所示，系统包括虚拟现实显示设备100、图像获取单元200、距离检测单元300以及数据处理单元400。

虚拟现实显示设备100用于显示虚拟现实场景；

距离检测单元300用于检测实物在现实环境中与虚拟现实显示器之间的现实距离；

数据处理单元400分别与所述距离检测单元300、虚拟现实显示设备100电性连接，用于接收现实距离，并根据接收到的现实距离确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离，并将确定好的虚拟距离传送至虚拟现实显示设备100，其中，对于至少部分范围内的现实距离，虚拟距离与所述现实距离的比值不为1；

虚拟现实显示设备100基于接收到的虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图像。

其中，目标图像在虚拟现实场景中的虚拟距离的确定以及目标图像在虚拟现实场景中显示方式可参见上文图2至图8-3的相应所述。

图11是本发明另一实施例提供的基于体验者的手在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的系统的示意性方框图。

如图11所示，系统包括虚拟现实显示设备100、图像获取单元200、角度检测单元500以及数据处理单元400。

虚拟现实显示设备100用于显示虚拟现实场景；

图像获取单元200与虚拟现实显示设备100电性连接，用于获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像，并将获取的目标图像传送至虚拟现实显示设备100；

角度检测单元500用于获取手所处的上臂和前臂之间的夹角θ；

数据处理单元400分别与角度检测单元500、虚拟现实显示设备 100电性连接，用于接收夹角θ，并根据接收到的夹角θ确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备100之间的虚拟距离，并将确定好的虚拟距离传送至虚拟现实显示设备100；

虚拟现实显示设备100基于接收到的虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图像。

其中，目标图像在虚拟现实场景中的虚拟距离的确定方式可参见上文图9的相应所述。

上文中已经参考附图2至图11详细描述了根据本发明的基于实物在虚拟现实场景中显示目标图像的方法及系统。

此外，根据本发明的方法还可以实现为一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有用于执行本发明的方法中限定的上述功能的计算机程序。本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (25)

1.一种基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，包括：

获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像；

获取所述实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距离；

根据所述现实距离，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离，对于至少部分范围内的现实距离，所述虚拟距离与所述现实距离的比值不为1；

基于所述虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述目标图像。

2.根据权利要求1所述的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，其中，

虚拟距离是现实距离的连续函数，其斜率S随现实距离的变化而变化；

根据所述斜率S和所述现实距离确定所述虚拟距离。

3.根据权利要求2所述的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，其中，

所述现实距离分为N个子现实距离段，其中N为大于1的自然数；

所述N个子现实距离段的斜率S由近到远依次为S₁、S₂、S₃、……、S_N，其中，S₁、S₂、S₃、……、S_N分别是常数。

4.根据权利要求3所述的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，其中，

S₁<S₂<S₃<…<S_N；或者

S₁>S₂>S₃>…>S_N；或者

S₁、S₂、S₃、……、S_N中至少有一个值使得S₁、S₂、S₃、……、S_N不按大小顺序排列。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，还包括：

所述虚拟距离越大，在虚拟现实场景中显示的目标图像越小；或者

所述虚拟距离越大，在虚拟现实场景中显示的目标图像越大。

6.根据权利要求1-4任一项所述的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，还包括：

在虚拟现实场景中显示的目标图像大小不变，所述虚拟现实场景随着虚拟距离的变化而缩放；

当所述虚拟距离增大时，放大所述虚拟现实场景；或者

当所述虚拟距离增大时，缩小所述虚拟现实场景。

7.根据权利要求1-4任一项所述的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，还包括：

获取将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像；

获取第二实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的第二现实距离；

根据所述第二现实距离确定第二目标图像与虚拟现实显示设备之间的第二虚拟距离，所述第二虚拟距离和所述第二现实距离的第二比值与所述虚拟距离和所述现实距离的比值不同；

基于所述第二虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述第二目标图像。

8.一种基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，包括：

获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像；

获取所述手所处的上臂和前臂之间的夹角θ；

根据所述夹角θ，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离；

基于所述虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述目标图像。

9.根据权利要求8所述的基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，其中，

所述虚拟距离是所述夹角θ的连续函数，其斜率S′随夹角θ的变化而变化；

根据所述夹角θ和斜率S′确定所述虚拟距离。

10.根据权利要求9所述的基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，还包括：

获取现实距离，

其中，根据所述夹角θ和斜率S′确定所述虚拟距离的步骤包括：

根据夹角θ确定斜率S′；以及

根据斜率S′和现实距离确定所述虚拟距离。

11.根据权利要求9所述的基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，其中，

将所述夹角θ从0°到180°依次分为N个角度范围，N为大于1的自然数；

所述N个角度范围内的斜率S′依次为S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N，其中，S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N分别是常数。

12.根据权利要求11所述的基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，其中，

S′₁<S′₂<S′₃<…<S′_N；或者

S′₁>S′₂>S′₃>…>S′_N；或者

S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N中至少有一个值使得S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N不按大小顺序排列。

13.根据权利要求8至12任一项所述的基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，其中，当所述上臂和前臂形成的夹角为180°时，还包括：

检测到虚拟现实体验者的手向前发生位移时，进一步增大所述虚拟距离。

14.根据权利要求8至12任一项所述的基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，还包括：

获取将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像；

获取第二只手所处的上臂和前臂之间的夹角θ₂；

根据所述夹角θ₂，确定将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像与虚拟现实显示设备之间的第二虚拟距离，所述第二虚拟距离和所述夹角θ₂的第二比值与所述虚拟距离和所述夹角θ的第一比值不同；

基于所述第二虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示像第二目标图像。

15.一种虚拟现实显示系统，用于根据实物将目标图像显示在虚拟现实场景中，包括：

虚拟现实显示设备，用于显示虚拟现实场景；

图像获取单元，与虚拟现实显示设备电性连接，用于获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像，并将获取的目标图像传送至虚拟现实显示设备；

距离检测单元，用于检测实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距离；

数据处理单元，分别与所述距离检测单元、虚拟现实显示设备电性连接，用于接收所述现实距离，并根据接收到的现实距离确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离，并将确定好的虚拟距离传送至虚拟现实显示设备，其中，对于至少部分范围内的现实距离，所述虚拟距离与所述现实距离的比值不为1；

所述虚拟现实显示设备基于所述虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述目标图像。

16.根据权利要求15所述的虚拟现实显示系统，其中，

虚拟距离是现实距离的连续函数，其斜率S随现实距离的变化而变化；

所述数据处理单元根据所述斜率S和所述现实距离确定所述虚拟距离。

17.根据权利要求16所述的虚拟现实显示系统，其中，所述数据处理单元将现实距离分为N个子现实距离段，其中N为大于1的自然数；

所述N个子现实距离段的斜率S由近到远依次为S₁、S₂、S₃、……、S_N，其中，S₁、S₂、S₃、……、S_N分别是常数。

18.根据权利要求17所述的虚拟现实显示系统，其中，

S₁<S₂<S₃<…<S_N；或者

S₁>S₂>S₃>…>S_N；或者

S₁、S₂、S₃、……、S_N中至少有一个值使得S₁、S₂、S₃、……、S_N不按大小顺序排列。

19.根据权利要求15至18任一项所述的虚拟现实显示系统，其中，

所述数据处理单元确定的虚拟距离越大，虚拟现实显示设备显示的虚拟现实场景中的目标图像越小；或者

所述数据处理单元确定的虚拟距离越大，虚拟现实显示设备显示的虚拟现实场景中的目标图像越大。

20.根据权利要求15至18任一项所述的虚拟现实显示系统，其中，

所述虚拟现实显示设备显示的虚拟现实场景中的实物图像大小不变，所述虚拟现实场景随着虚拟距离的变化而缩放；

所述数据处理单元确定的虚拟距离增大时，虚拟现实显示设备放大其显示的虚拟现实场景；或者

所述数据处理单元确定的虚拟距离增大时，虚拟现实显示设备缩小其显示的虚拟现实场景。

21.一种虚拟现实显示系统，用于根据虚拟现实场景体验者的手将目标图像显示在虚拟现实场景中，包括：

虚拟现实显示设备，用于显示虚拟现实场景；

图像获取单元，与虚拟现实显示设备电性连接，用于获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像，并将获取的目标图像传送至虚拟现实显示设备；

角度检测单元，用于获取所述手所处的上臂和前臂之间的夹角θ；

数据处理单元，分别与所述角度检测单元、虚拟现实显示设备电性连接，用于接收所述夹角θ，并根据接收到的夹角θ确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离，并将确定好的虚拟距离传送至虚拟现实显示设备；

所述虚拟现实显示设备基于所述虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述目标图像。

22.根据权利要求21所述的虚拟现实显示系统，其中，虚拟距离是夹角θ的连续函数，其斜率S′随夹角θ的变化而变化；

所述数据处理单元根据所述斜率S′和所述夹角θ确定所述虚拟距离。

23.根据权利要求22所述的虚拟现实显示系统，其中，

所述数据处理单元将夹角θ的范围从0°到180°依次分为N个角度范围，N为大于1的自然数；

所述N个角度范围内的斜率S′依次为S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N，其中，S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N分别是常数。

24.根据权利要求23所述的虚拟现实显示系统，其中，

S′₁<S′₂<S′₃<…<S′_N；或者

S′₁>S′₂>S′₃>…>S′_N；或者

S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N中至少有一个值使得S′₁、S′₂、S′₃、……、S′_N不按大小顺序排列。

25.根据权利要求21至24任一项所述的虚拟现实显示系统，其中，

当所述角度检测单元检测到所述上臂和前臂形成的夹角为180°，并且所述距离检测单元检测到虚拟现实体验者的手进一步向前发生位移时，所述数据处理单元进一步增大所述虚拟距离。