CN106569592A - 用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法 - Google Patents

用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，所述方法包括：提供包括虚拟物体的场景，所述虚拟物体包括漫游物体和特写物体；场景漫游，场景相机依附于漫游物体的视角在场景中漫游；场景特写，场景相机对场景中的特写物体进行特写浏览。本发明能够通过简单的交互输入实现丰富的交互输出，简单、易用、沉浸感好，适用于智能手机、平板电脑、智能手表和智能眼镜。

Description

用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法
技术领域
本发明涉及虚拟现实和增强现实技术领域，特别涉及一种用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法。
背景技术
在浏览虚拟现实或增强现实场景时，漫游和交互是必不可少的过程。在传统的虚拟现实或增强现实系统中，漫游和交互往往借助以键盘和鼠标代表的输入设备完成。用户需要频繁操作上述输入设备，才能满足场景浏览的需求。然而，随着智能手机、平板电脑、智能手表和智能眼镜的迅速发展和普及，传统输入设备难以在新兴计算平台上实现便捷的漫游和交互。尤其是智能眼镜，传统的漫游和交互方式不仅繁琐、难用，而且大大降低了虚拟现实和增强现实系统的沉浸感。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法。本发明能够通过简单的交互输入实现丰富的交互输出，简单、易用、沉浸感好，适用于智能手机、平板电脑、智能手表和智能眼镜。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
一种用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，所述方法包括：
S10、提供包括虚拟物体的场景，所述虚拟物体包括漫游物体和特写物体；
S21、场景漫游，场景相机依附于漫游物体的视角在场景中漫游；
S22、场景特写，场景相机对场景中的特写物体进行特写浏览。
作为本发明的进一步改进，所述漫游物体和特写物体为全部和/或部分可见物体，或所述漫游物体和特写物体为全部和/或部分不可见物体。
作为本发明的进一步改进，所述场景漫游过程中，场景相机的视角依附于漫游物体的视角，场景相机和漫游物体的视角保持固定的相对位置关系，漫游的路线为被依附视角的漫游物体的移动路线。
作为本发明的进一步改进，所述场景漫游过程中，漫游物体的移动路线为预先设定的动画路线。
作为本发明的进一步改进，所述场景漫游过程中，用户能够和所述被依附视角的虚拟物体进行交互。
作为本发明的进一步改进，所述场景漫游过程中，交互为场景漫游的前进、后退和暂停中的任意一种或多种的组合。
作为本发明的进一步改进，所述场景漫游过程中，交互包括从依附于一个漫游物体的视角进行漫游切换到其他漫游物体的视角进行漫游。
作为本发明的进一步改进，所述场景漫游过程中，交互包括改变场景相机的旋转姿态，对场景进行全景浏览视角。
作为本发明的进一步改进，所述全景视角浏览包括：在水平方向具有360°的全景观察角度的浏览或在竖直方向具有不小于180°的全景观察角度的浏览。
作为本发明的进一步改进，所述场景特写过程中，场景相机围绕特写物体运动，形成特写浏览视角。
作为本发明的进一步改进，所述场景特写过程中，特写浏览视角为对特写物体的模型和/或动画进行多角度观察和/或对特写物体的模型和/或动画进行近距离观察。
作为本发明的进一步改进，所述场景特写过程包括：
场景相机围绕特写物体旋转，实现多角度观察；
和/或，场景相机跟随特写物体运动，实现近距离观察。
作为本发明的进一步改进，所述特写物体的模型和/或动画为预先设定的模型和/或动画。
作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：
在场景漫游时，用户选定特写物体后，漫游物体的漫游浏览切换为特写物体的特写浏览。
作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：
特写浏览结束后，特写物体的特写浏览切换回漫游物体的漫游浏览。
作为本发明的进一步改进，所述交互通过陀螺仪和/或加速度传感器实现。
本发明的场景漫游和交互方法具有以下有益效果：
1、既可以用于单纯的虚拟现实场景，又可以用于虚拟场景和真实场景相混合的增强现实场景；
2、既可以用于手持设备，又可以用于腕部和头部的可穿戴设备；
3、智能手机、平板电脑、智能手表和智能眼镜普遍自带陀螺仪和/或加速度传感器，不需要另外配备输入设备；
4、交互输入通过手部或头部的体感动作完成，不需要任何点击操作；
5、交互自然、沉浸感好，尤其适合智能眼镜；
6、交互输入简单，但交互输出的结果丰富。
附图说明
图1是本发明中用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法的流程示意图；
图2是本发明一具体实施例中虚拟现实场景的示意图。
其中：鹰101(特写物体)，单目切换按钮102，双目切换按钮103，大象104(漫游物体)，鹰105(漫游物体)，斑马106(特写物体)，光标107，汽车108(漫游物体)，事件触发部件109。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
参图1所示，本发明的一种用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，具体包括：
S10、提供包括虚拟物体的场景，虚拟物体包括漫游物体和特写物体；
S21、场景漫游，场景相机依附于漫游物体的视角在场景中漫游；
S22、场景特写，场景相机对场景中的特写物体进行特写浏览。
本发明中的场景中将虚拟物体分为漫游物体和特写物体两类，漫游物体用于生成全景漫游视角，特写物体用于生成特写浏览视角。其中，漫游物体和/或特写物体为全部和/或部分可见物体，或漫游物体和/或特写物体为全部和/或部分不可见物体。但同一个虚拟物体不能既是漫游物体，又是特写物体。漫游物体和特写物体不共存于同一虚拟物体的设计有利于通过陀螺仪和/或加速度传感器的单一输入实现复杂的交互操作。
场景漫游过程中，场景相机的视角依附于漫游物体的视角，场景相机和漫游物体的视角保持固定的相对位置关系，漫游的路线为被依附视角的漫游物体的移动路线。其中，场景相机的初始视角可以是漫游物体的第一人称视角或第三人称视角，也可以是其他和漫游物体视角保持固定相对位置关系的任意视角。场景漫游通过漫游物体在场景中的运动实现，漫游路线为预先设定给漫游物体的动画路线，不同漫游物体间的动画路线不相同，该动画路线为预先设定的。
本发明的场景漫游过程中，用户能够和所述被依附视角的虚拟物体进行交互，交互操作具体包括：
场景漫游的前进、后退和暂停中的任意一种或多种的组合；
场景相机从依附于一个漫游物体的视角进行漫游切换到其他漫游物体的视角进行漫游；
改变场景相机的旋转姿态，对场景进行全景浏览视角，其中，全景视角浏览包括：在水平方向具有360°的全景观察角度的浏览或在竖直方向具有不小于180°的全景观察角度的浏览。
具体地，本发明中的漫游物体包含事件触发部件，用户通过陀螺仪和/或加速度传感器将光标置于事件触发部件上，如果光标置于事件触发部件的时间达到事件触发时间，则事件触发部件相对应的事件被触发。事件触发部件包括前进、后退、暂停三种，漫游物体既可以包含三种部件中的任意一种或多种的任意组合，也可以不包含任何事件触发部件，用户通过陀螺仪和/或加速度传感器和事件触发部件交互，实现对漫游过程的控制。
用户通过陀螺仪和/或加速度传感器获取设备的旋转姿态，进而通过设备的旋转姿态调整场景相机的旋转姿态，实现360度全景浏览。为提高沉浸感，全景浏览在水平方向具有360度的观察角度，在竖直方向具有不小于180度的观察角度。
在依附一个漫游物体进行全景浏览过程中，用户通过陀螺仪和/或加速度传感器将光标置于另一个漫游物体上。如果光标置于另一漫游物体的时间达到事件触发时间，则场景相机切换为依附触发事件的漫游物体视角。不同漫游物体的切换有利于从不同路线、不同角度实现充分的场景观察。
在场景特写过程中，场景相机围绕特写物体运动，形成特写浏览视角。其中，特写浏览视角为对特写物体的模型和/或动画进行多角度观察和/或对特写物体的模型和/或动画进行近距离观察。
优选地，本发明中每一个特写物体对应一段预先设定好的特写浏览动画。特写浏览动画可以是场景相机的动画，可以是特写物体的动画，也可以是场景相机和特写物体组合动画。特写浏览动画实现对特写物体的多角度、近距离观察。
进一步地，场景漫游和场景特写之间的切换包括下述两种情况：
1、在场景漫游时，用户选定特写物体后，漫游物体的漫游浏览切换为特写物体的特写浏览；
在依附一个漫游物体进行全景浏览过程中，用户通过陀螺仪和/或加速度传感器将光标置于一个特写物体上，如果光标置于特写物体的时间达到事件触发时间，则场景相机由漫游物体视角切换为相应特写物体的特写浏览视角；
2、特写浏览结束后，特写物体的特写浏览切换回漫游物体的漫游浏览；
特写浏览动画不会无限循环播放。播放结束后，场景相机由特写浏览视角切换回进入特写浏览前的全景漫游视角，继续进行场景漫游。
参图2是本发明一具体实施例中用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法用于虚拟现实场景的典型实施例示意图。如图2所示，整个场景中包含三个漫游物体：大象104、鹰105和汽车108，包含两个特写物体：鹰101和斑马106。
场景相机的初始视角依附于汽车108的视角，实现乘车游览场景的虚拟效果。汽车108沿着预先设定好的动画路线自动行驶，进行场景漫游；
点击单目切换按钮102，则可视场景为单目显示，用于智能手机、平板电脑和智能手表等；
点击双目切换按钮103，则可视场景分左右双目显示，用于智能眼镜等。
光标107保持在视野范围的中心，设备转动时，自带陀螺仪实时返回旋转姿态，供光标107始终保持在视野范围的中心。
汽车108包含事件触发部件109，如果光标107在事件触发部件109的停留时间达到事件触发时间且汽车正在运行，则汽车停止运行。如果光标107在事件触发部件109的停留时间达到事件触发时间且汽车未在运行，则汽车开始运行。
场景相机的旋转姿态由陀螺仪控制，与设备的旋转姿态保持一致。因此，在乘坐汽车108游览场景的过程中，用户可以对场景进行水平360度、竖直180度的全景浏览。
如果光标107在大象104的停留时间达到事件触发时间，则漫游视角由依附汽车108变为依附大象104，即用户从乘车游览改为乘大象游览。类似的，漫游视角也可以切换为依附鹰105。汽车108和大象104沿地面路线漫游，鹰105沿空中路线漫游，三个漫游路线不相同。
如果光标107在鹰101的停留时间达到事件触发时间，则场景相机由漫游物体视角切换为鹰101的特写浏览视角。类似的，场景相机的视角也可以切换为斑马106的特写浏览视角。
鹰101和斑马106分别对应一段预先设定好的特写浏览动画。鹰101的特写浏览动画是从多角度、近距离观察鹰在场景中飞翔；斑马106的特写浏览动画是从多角度、近距离观察斑马在场景中奔跑。
每次触发鹰101或斑马106的特写浏览视角后，相应的特写浏览动画只播放一遍，播放次数可以预先设定，也可以设定为两遍等。特写浏览动画结束后，场景相机由特写浏览视角切换回进入特写浏览前的全景漫游视角。用户继续乘坐汽车108、大象104或鹰105进行场景漫游浏览。
由上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、既可以用于单纯的虚拟现实场景，又可以用于虚拟场景和真实场景相混合的增强现实场景；
2、既可以用于手持设备，又可以用于腕部和头部的可穿戴设备；
3、智能手机、平板电脑、智能手表和智能眼镜普遍自带陀螺仪和/或加速度传感器，不需要另外配备输入设备；
4、交互输入通过手部或头部的体感动作完成，不需要任何点击操作；
5、交互自然、沉浸感好，尤其适合智能眼镜；
6、交互输入简单，但交互输出的结果丰富。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述方法包括：
S10、提供包括虚拟物体的场景，所述虚拟物体包括漫游物体和特写物体；
S21、场景漫游，场景相机依附于漫游物体的视角在场景中漫游；
S22、场景特写，场景相机对场景中的特写物体进行特写浏览。
2.根据权利要求1所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述漫游物体和特写物体为全部和/或部分可见物体，或所述漫游物体和特写物体为全部和/或部分不可见物体。
3.根据权利要求1所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述场景漫游过程中，场景相机的视角依附于漫游物体的视角，场景相机和漫游物体的视角保持固定的相对位置关系，漫游的路线为被依附视角的漫游物体的移动路线。
4.根据权利要求3所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述场景漫游过程中，漫游物体的移动路线为预先设定的动画路线。
5.根据权利要求1所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述场景漫游过程中，用户能够和所述被依附视角的虚拟物体进行交互。
6.根据权利要求5所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述场景漫游过程中，交互为场景漫游的前进、后退和暂停中的任意一种或多种的组合。
7.根据权利要求5所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述场景漫游过程中，交互包括从依附于一个漫游物体的视角进行漫游切换到其他漫游物体的视角进行漫游。
8.根据权利要求5所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述场景漫游过程中，交互包括改变场景相机的旋转姿态，对场景进行全景浏览视角。
9.根据权利要求8所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述全景视角浏览包括：在水平方向具有360°的全景观察角度的浏览或在竖直方向具有不小于180°的全景观察角度的浏览。
10.根据权利要求1所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述场景特写过程中，场景相机围绕特写物体运动，形成特写浏览视角。
11.根据权利要求10所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述场景特写过程中，特写浏览视角为对特写物体的模型和/或动画进行多角度观察和/或对特写物体的模型和/或动画进行近距离观察。
12.根据权利要求11所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述场景特写过程包括：
场景相机围绕特写物体旋转，实现多角度观察；
和/或，场景相机跟随特写物体运动，实现近距离观察。
13.根据权利要求12所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述特写物体的模型和/或动画为预先设定的模型和/或动画。
14.根据权利要求1所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述方法还包括：
在场景漫游时，用户选定特写物体后，漫游物体的漫游浏览切换为特写物体的特写浏览。
15.根据权利要求1所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述方法还包括：
特写浏览结束后，特写物体的特写浏览切换回漫游物体的漫游浏览。
16.根据权利要求5~9及14中任一项所述的用于虚拟现实或增强现实的场景漫游和交互方法，其特征在于，所述交互通过陀螺仪和/或加速度传感器实现。
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