CN106843483A - 一种虚拟现实设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虚拟现实设备及其控制方法，虚拟现实设备包括本体，还包括：摄像头，所述摄像头设置于所述本体的表面；运动动作信息的传感器组件；中央处理装置，通信连接于所述摄像头及所述传感器组件，所述中央处理装置设置于所述本体内部；无线装置，通信连接于所述中央处理装置。该发明的有益效果为：通过使用者自然的肢体动作来操控虚拟现实设备，彻底解决因为使用虚拟现实设备时无法观看外界，导致一般使用者无法操控虚拟现实设备的这一难题；采用这种操控方式后，使用者只需要按照简单的指示，甚至无需学习，就可以通过一些简单的肢体动作来控制虚拟现实设备。

Description

一种虚拟现实设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种虚拟现实设备及其控制方法。

背景技术

目前的虚拟现实设备操控的方式，主要还是通过传统的键盘、鼠标、按键、触摸等方式，因为虚拟现实设备在使用时，使用者是无法看到外界的，所以这些传统的操控方式都有一点的不足，一般使用者无法熟练使用，需要采用一些更为自然的控制方式来改善这种现状。通过自然的肢体动作可以无需学习即可熟练操作虚拟现实设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术中通过传统的键盘、鼠标、按键、触摸等方式，在虚拟现实设备在使用时使用者无法看到外界，一般使用者无法熟练使用的问题，提供一种虚拟现实设备及其控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种虚拟现实设备，包括本体，还包括：

用于获取使用者的手势动作图像的摄像头，所述摄像头设置于所述本体的表面；

用于佩戴在所述使用者身上以获取所述使用者的运动动作信息的传感器组件；

中央处理装置，通信连接于所述摄像头及所述传感器组件，所述中央处理装置设置于所述本体内部；所述中央处理装置依据所述手势动作图像识别所述使用者的操作命令，并依据所述运动动作信息识别所述使用者的运动状态；

用于通过无线连接至与所述本体对应的主机的无线装置，通信连接于所述中央处理装置；所述中央处理装置将所识别的操作命令及运动状态藉由所述无线装置发送至所述主机。

在本发明所述的虚拟现实设备中，所述传感器组件包括：

一至多个用于获取所述使用者佩戴位置的肌肉收缩信息的肌肉伸缩传感器，通信连接于所述中央处理装置；

一至多个用于配合一至多个所述肌肉伸缩传感器获取所述使用者佩戴位置的方向信息、移动的角度信息及速度信息的九轴传感器，通信连接于所述中央处理装置。

在本发明所述的虚拟现实设备中，每个所述九轴传感器均包括：

用于获取空间三轴角速度的三轴陀螺仪；

用于获取空间三轴加速度的三轴加速传感器；

用于获取空间三轴磁感应信息的三轴磁感应传感器；

主控芯片，连接于所述三轴陀螺仪、三轴加速传感器及三轴磁感应传感器，通信连接于所述中央处理装置，所述主控芯片用于将所述三轴陀螺仪、三轴加速传感器及三轴磁感应传感器所获取的模拟信号转化为电信号，并将所述电信号发送至所述中央处理装置。

另一方面，提供一种虚拟现实设备的控制方法，提供如上所述的虚拟现实设备，包括：

藉由摄像头获取使用者的手势动作图像；

藉由佩戴在所述使用者身上的传感器组件获取所述使用者的运动动作信息；

依据所述手势动作图像识别所述使用者的操作命令，并依据所述运动动作信息识别所述使用者的运动状态；

将所识别的操作命令及运动状态藉由无线装置发送至主机。

在本发明所述的控制方法中，所述藉由摄像头获取使用者的手势动作图像，包括：

藉由摄像头获取使用者的握拳动作图像；

藉由摄像头获取使用者的手指合拢动作图像；

藉由摄像头获取使用者的手指展开动作图像；

藉由摄像头获取使用者的向多个方向的挥手动作图像。

在本发明所述的控制方法中，所述依据所述手势动作图像识别所述使用者的操作命令，并依据所述运动动作信息识别所述使用者的运动状态，包括：

将所述握拳动作图像识别为“确定”指令；

将所述手指合拢动作图像识别为“缩小”指令；

将所述手指展开动作图像识别为“放大”指令；

将所述多个方向的挥手动作图像识别为向多个方向的“滑动”指令。

在本发明所述的控制方法中，所述藉由佩戴在所述使用者身上的传感器组件获取所述使用者的运动动作信息，包括：

将所述传感器组件佩戴在所述使用者的手腕和/或脚腕和/或腰和/或手掌部位上；所述传感器组件包括一至多个肌肉伸缩传感器及一至多个九轴传感器；

藉由一至多个所述肌肉伸缩传感器获取所述使用者佩戴位置的肌肉收缩信息；

藉由一至多个所述九轴传感器配合一至多个所述肌肉伸缩传感器获取所述使用者佩戴位置的方向信息、移动的角度信息及速度信息。

在本发明所述的控制方法中，所述藉由一至多个所述九轴传感器配合一至多个所述肌肉伸缩传感器获取所述使用者佩戴位置的方向信息、移动的角度信息及速度信息，包括：

藉由三轴陀螺仪获取空间三轴角速度；

藉由三轴加速传感器获取空间三轴加速度；

藉由三轴磁感应传感器获取空间三轴磁感应信息；每个所述九轴传感器均包括三轴陀螺仪、三轴加速传感器及三轴磁感应传感器。

在本发明所述的控制方法中，所述依据所述手势动作图像识别所述使用者的操作命令，并依据所述运动动作信息识别所述使用者的运动状态，包括：

依据手腕和/或脚腕和/或腰和/或手掌部位的空间三轴角速度、空间三轴加速度及空间三轴磁感应信息识别所述使用者的运动类型及运动反馈信息。

在本发明所述的控制方法中，还包括：

藉由主机依据所述操作命令及运动状态返回相应的显示信息至虚拟现实设备，并于所述虚拟现实设备的本体中显示所述显示信息。

上述公开的一种虚拟现实设备及其控制方法具有以下有益效果：通过使用者自然的肢体动作来操控虚拟现实设备，彻底解决因为使用虚拟现实设备时无法观看外界，导致一般使用者无法操控虚拟现实设备的这一难题；采用这种操控方式后，使用者只需要按照简单的指示，甚至无需学习，就可以通过一些简单的肢体动作来控制虚拟现实设备。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种虚拟现实设备的控制方法的流程图；

图2为本发明一实施例提供的手握传感器的示意图；

图3为本发明一实施例提供的手腕佩戴传感器的示意图；

图4为本发明一实施例提供的腰部佩戴传感器的示意图；

图5为本发明一实施例提供的脚腕佩戴传感器的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种虚拟现实设备及其控制方法，其目的在于，使用者通过肢体动作，例如手部、头部、腿部等做出特定的动作，虚拟现实设备通过各种传感器，例如摄像头(安装在虚拟设备上)、肌肉伸缩传感器、九轴传感器(佩戴在使用者肢体上)等传感器准确接受使用者的动作信息，并做出相应的反馈，例如握拳表示“确定”，五个手指合拢表示“缩小”、五个手指分开表示“放大”、手左右、上下滑动表示“向左、向右、向上、向下”、腿部原地做跑步状表示“奔跑”、在原地向各个方向做走动状表示“向个方向行动”、做跳动作表示“向上跳”等等，总之，使用者可以做出任意动作，虚拟现实设备能识别到该动作，并根据设定功能做出反馈。

参见图1，图1为本发明一实施例提供的一种虚拟现实设备的控制方法的流程图。本发明主要提供一种虚拟现实设备的控制方法，该方法采用本发明提供的虚拟现实设备实现，包括本体、摄像头、传感器组件、中央处理装置及无线装置。

用于获取使用者的手势动作图像的摄像头，所述摄像头设置于所述本体的表面；

用于佩戴在所述使用者身上以获取所述使用者的运动动作信息的传感器组件；所述传感器组件包括一至多个用于获取所述使用者佩戴位置的肌肉收缩信息的肌肉伸缩传感器及一至多个用于配合一至多个所述肌肉伸缩传感器获取所述使用者佩戴位置的方向信息、移动的角度信息及速度信息的九轴传感器。其中，通信连接可以是通过线路连接、可以是通过系统总线连接，也可以通过无线连接。

一至多个肌肉伸缩传感器通信连接于所述中央处理装置；一至多个九轴传感器通信连接于所述中央处理装置。每个所述九轴传感器均包括用于获取空间三轴角速度的三轴陀螺仪、用于获取空间三轴加速度的三轴加速传感器、用于获取空间三轴磁感应信息的三轴磁感应传感器及主控芯片。

主控芯片连接于所述三轴陀螺仪、三轴加速传感器及三轴磁感应传感器，通信连接于所述中央处理装置，所述主控芯片用于将所述三轴陀螺仪、三轴加速传感器及三轴磁感应传感器所获取的模拟信号转化为电信号，并将所述电信号发送至所述中央处理装置。

中央处理装置通信连接于所述摄像头及所述传感器组件，所述中央处理装置设置于所述本体内部；所述中央处理装置依据所述手势动作图像识别所述使用者的操作命令，并依据所述运动动作信息识别所述使用者的运动状态；

用于通过无线连接至与所述本体对应的主机的无线装置，通信连接于所述中央处理装置；所述中央处理装置将所识别的操作命令及运动状态藉由所述无线装置发送至所述主机。

具体的，该虚拟现实设备的控制方法包括步骤S1-S4：

S1、藉由摄像头获取使用者的手势动作图像；所述步骤S1包括子步骤S11-S14：

S11、藉由摄像头获取使用者的握拳动作图像；

S12、藉由摄像头获取使用者的手指合拢动作图像；

S13、藉由摄像头获取使用者的手指展开动作图像；

S14、藉由摄像头获取使用者的向多个方向的挥手动作图像。

摄像头位于虚拟现实设备前面，使用者把手伸到摄像头前做出各种手势，例如握拳表示“确定”，虚拟现实设备会做出选中的反馈；手指合拢表示“缩小”，虚拟现实设备会把图像做缩小处理；手指展开表示“放大”，虚拟现实设备会把图像做放大处理；向左、右、上、下挥动手，表示画面向左、右、上、下滑动，虚拟现实设备会把图像做相应的滑动处理……

S2、藉由佩戴在所述使用者身上的传感器组件获取所述使用者的运动动作信息；所述步骤S2包括子步骤S21-S23：

S21、将所述传感器组件佩戴在所述使用者的手腕和/或脚腕和/或腰和/或手掌部位上；所述传感器组件包括一至多个肌肉伸缩传感器及一至多个九轴传感器；参见图2-5，图2为本发明一实施例提供的手握传感器的示意图；通过手握(即佩戴在使用者的手掌上)椭圆状的传感器组件，左右移动以发出不同的控制指令。

图3为本发明一实施例提供的手腕佩戴传感器的示意图；通过将环状传感器组件佩戴在手腕上，手腕进行左右弧形移动时，发出不同的控制指令，而且不易脱落。

图4为本发明一实施例提供的腰部佩戴传感器的示意图；通过腰部佩戴环装的传感器，获取使用者转动腰部时发出的控制指令。

图5为本发明一实施例提供的脚腕佩戴传感器的示意图；在使用者的脚腕处环状佩戴传感器，获取使用者脚踢的控制指令。

S22、藉由一至多个所述肌肉伸缩传感器获取所述使用者佩戴位置的肌肉收缩信息；肌肉伸缩传感器是一种佩戴手、腿、身体等部位，当人的肢体有活动时传感器可以准确的采集到肌肉的收缩情况，配合一定的算法，会反馈具体运动的手势给虚拟现实设备，手势可以类似摄像头中提到的手势，当然也可以是其他的手势，要根据具体的需求来定。

S23、藉由一至多个所述九轴传感器配合一至多个所述肌肉伸缩传感器获取所述使用者佩戴位置的方向信息、移动的角度信息及速度信息。所述步骤S23包括子步骤S231-S233：

S231、藉由三轴陀螺仪获取空间三轴角速度；

S232、藉由三轴加速传感器获取空间三轴加速度；

S233、藉由三轴磁感应传感器获取空间三轴磁感应信息；每个所述九轴传感器均包括三轴陀螺仪、三轴加速传感器及三轴磁感应传感器。

九轴传感器与肌肉伸缩传感器配合，能准确地给出使用者肢体运动的方位(东南西北等)、移动的角度、移动的速度和垂直、水平等信息，这些信息通过无线传输给虚拟现实设备，虚拟现实设备识别到这些运动信息，可以做出各种反馈，例如如果使用者在跑步，虚拟现实设备会把图像处理成正在跑步看到的图像，画面变化的速度、方向等等都会根据使用者的具体动作做出互动的反馈；也可以识别到使用者在做其它各种运动，例如乒乓球、羽毛球、篮球、保龄球等等。

S3、依据所述手势动作图像识别所述使用者的操作命令，并依据所述运动动作信息识别所述使用者的运动状态；所述步骤S3包括子步骤S31-S34：

S31、将所述握拳动作图像识别为“确定”指令；

S32、将所述手指合拢动作图像识别为“缩小”指令；

S33、将所述手指展开动作图像识别为“放大”指令；

S34、将所述多个方向的挥手动作图像识别为向多个方向的“滑动”指令。

步骤S3还包括子步骤S35：

S35、依据手腕和/或脚腕和/或腰和/或手掌部位的空间三轴角速度、空间三轴加速度及空间三轴磁感应信息识别所述使用者的运动类型及运动反馈信息。

S4、将所识别的操作命令及运动状态藉由无线装置发送至主机。

优选的，该控制方法还包括步骤S5：

S5、藉由主机依据所述操作命令及运动状态返回相应的显示信息至虚拟现实设备，并于所述虚拟现实设备的本体中显示所述显示信息。通过图像传感器和各种动作传感器采集使用者的每一个动作，准确识别并解析出各种指令，主处理器最终做出相应的反馈。

综上，通过在虚拟现实设备安装高清摄像头和对应传感器的接收模组。

1、通过高清摄像头来识别肢体动作，例如手部动作，当使用者手部做出特定的动作后，摄像头捕捉到此动作后，把影像传送给主处理器，经过图像识别算法识别出此动作的含义，并生成特定的指令，最终做出特定的反馈。

2、通过肌肉伸缩传感器和九轴传感器来识别使用者的动作。将传感器佩戴到使用者手部、腿部、身上、头部等，当使用者做出各种动作，传感器将识别到对应的动作，并解析成对应的指令代码，按一定的通信协议通过无线方式传输给主机，主处理器最终做出特定的反馈。

总之，通过多种方式收集使用者的运动信息，根据实际情况给出互动的反馈，让使用者有身临其境的真实感觉。通过人体自然的肢体动作来操控VR，主要改善目前虚拟现实设备无法简单操控这一难题。

本文提供了实施例的各种操作。在一个实施例中，所述的一个或操作可以构成一个或计算机可读介质上存储的计算机可读指令，其在被电子设备执行时将使得计算设备执行所述操作。描述一些或所有操作的顺序不应当被解释为暗示这些操作必需是顺序相关的。本领域技术人员将理解具有本说明书的益处的可替代的排序。而且，应当理解，不是所有操作必需在本文所提供的每个实施例中存在。

而且，本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。奉文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本申请中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“X使用A或B”意指自然包括排列的任意一个。即，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B二者，则“X使用A或B”在前述任一示例中得到满足。

而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开的技术方案，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。

本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或系统，可以执行相应方法实施例中的存储方法。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更改与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种虚拟现实设备，包括本体，其特征在于，还包括：

用于获取使用者的手势动作图像的摄像头，所述摄像头设置于所述本体的表面；

用于佩戴在所述使用者身上以获取所述使用者的运动动作信息的传感器组件；

中央处理装置，通信连接于所述摄像头及所述传感器组件，所述中央处理装置设置于所述本体内部；所述中央处理装置依据所述手势动作图像识别所述使用者的操作命令，并依据所述运动动作信息识别所述使用者的运动状态；

用于通过无线连接至与所述本体对应的主机的无线装置，通信连接于所述中央处理装置；所述中央处理装置将所识别的操作命令及运动状态藉由所述无线装置发送至所述主机。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述传感器组件包括：

一至多个用于获取所述使用者佩戴位置的肌肉收缩信息的肌肉伸缩传感器，通信连接于所述中央处理装置；

一至多个用于配合一至多个所述肌肉伸缩传感器获取所述使用者佩戴位置的方向信息、移动的角度信息及速度信息的九轴传感器，通信连接于所述中央处理装置。

3.根据权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，每个所述九轴传感器均包括：

用于获取空间三轴角速度的三轴陀螺仪；

用于获取空间三轴加速度的三轴加速传感器；

用于获取空间三轴磁感应信息的三轴磁感应传感器；

主控芯片，连接于所述三轴陀螺仪、三轴加速传感器及三轴磁感应传感器，通信连接于所述中央处理装置，所述主控芯片用于将所述三轴陀螺仪、三轴加速传感器及三轴磁感应传感器所获取的模拟信号转化为电信号，并将所述电信号发送至所述中央处理装置。

4.一种虚拟现实设备的控制方法，提供如权利要求1-3任一项所述的虚拟现实设备，其特征在于，包括：

藉由摄像头获取使用者的手势动作图像；

藉由佩戴在所述使用者身上的传感器组件获取所述使用者的运动动作信息；

依据所述手势动作图像识别所述使用者的操作命令，并依据所述运动动作信息识别所述使用者的运动状态；

将所识别的操作命令及运动状态藉由无线装置发送至主机。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述藉由摄像头获取使用者的手势动作图像，包括：

藉由摄像头获取使用者的握拳动作图像；

藉由摄像头获取使用者的手指合拢动作图像；

藉由摄像头获取使用者的手指展开动作图像；

藉由摄像头获取使用者的向多个方向的挥手动作图像。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述依据所述手势动作图像识别所述使用者的操作命令，并依据所述运动动作信息识别所述使用者的运动状态，包括：

将所述握拳动作图像识别为“确定”指令；

将所述手指合拢动作图像识别为“缩小”指令；

将所述手指展开动作图像识别为“放大”指令；

将所述多个方向的挥手动作图像识别为向多个方向的“滑动”指令。

7.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述藉由佩戴在所述使用者身上的传感器组件获取所述使用者的运动动作信息，包括：

将所述传感器组件佩戴在所述使用者的手腕和/或脚腕和/或腰和/或手掌部位上；所述传感器组件包括一至多个肌肉伸缩传感器及一至多个九轴传感器；

藉由一至多个所述肌肉伸缩传感器获取所述使用者佩戴位置的肌肉收缩信息；

藉由一至多个所述九轴传感器配合一至多个所述肌肉伸缩传感器获取所述使用者佩戴位置的方向信息、移动的角度信息及速度信息。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述藉由一至多个所述九轴传感器配合一至多个所述肌肉伸缩传感器获取所述使用者佩戴位置的方向信息、移动的角度信息及速度信息，包括：

藉由三轴陀螺仪获取空间三轴角速度；

藉由三轴加速传感器获取空间三轴加速度；

藉由三轴磁感应传感器获取空间三轴磁感应信息；每个所述九轴传感器均包括三轴陀螺仪、三轴加速传感器及三轴磁感应传感器。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述依据所述手势动作图像识别所述使用者的操作命令，并依据所述运动动作信息识别所述使用者的运动状态，包括：

依据手腕和/或脚腕和/或腰和/或手掌部位的空间三轴角速度、空间三轴加速度及空间三轴磁感应信息识别所述使用者的运动类型及运动反馈信息。

10.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，还包括：

藉由主机依据所述操作命令及运动状态返回相应的显示信息至虚拟现实设备，并于所述虚拟现实设备的本体中显示所述显示信息。