CN107357432A - 基于vr的交互方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于VR的交互方法及装置。其中，方法包括：在VR场景展示过程中，获取以用户头部为坐标原点的三轴坐标系的三轴向量；根据所述三轴坐标系的三轴向量的变化特征，采集所述用户头部的连续旋转动作；根据旋转动作组合与交互动作的对应关系，从所述连续旋转动作中，识别交互动作；根据所述交互动作，与所述VR场景进行交互。本发明解决了现有技术中，与VR场景进行交互时，用户脱离原VR场景操作所导致的场景代入感降低的缺陷，有利于提升用户在VR场景中的沉浸感。

Description

基于VR的交互方法及装置

技术领域

本发明涉及VR技术领域，尤其涉及一种基于VR的交互方法及装置。

背景技术

VR(Virtual Reality，虚拟现实)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，并通过多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该模拟环境中。随着技术的发展，VR设备在诸如游戏，房地产，旅游等领域中有了广泛的应用。

目前，在VR场景中，在需要用户进行类似“确定”或“取消”的指令操作时，通常在3D场景中展示2D的“确认”/“取消”选项，由视线准星或者配套手柄瞄准操作目标选项。再通过手柄或VR设备上的实体按键发出针对目标选项的选择确认操作，进而实现相应的操作。

然而，在这种交互方式使得用户在操作时脱离了原VR场景，降低了VR场景的代入感。

发明内容

本发明提供一种基于VR的交互方法及装置，用以解决现有技术，与VR场景进行交互时，用户脱离原VR场景操作所导致的场景代入感降低的缺陷。

本发明提供一种基于VR的交互方法，包括：

在VR场景展示过程中，获取以用户头部为坐标原点的三轴坐标系的三轴向量；

根据所述三轴坐标系的三轴向量的变化特征，采集所述用户头部的连续旋转动作；

根据旋转动作组合与交互动作的对应关系，从所述连续旋转动作中，识别交互动作；

根据所述交互动作，与所述VR场景进行交互。

进一步可选地，根据所述三轴坐标系的三轴向量的变化特征，采集所述用户头部的连续旋转动作，包括：持续检测所述三轴坐标系的三轴向量在相邻两个记录时刻产生的变化，以实时确定所述三轴坐标系的旋转方向；当所述三轴坐标系在所述旋转方向上连续旋转时长大于或等于设定时间阈值时，确定所述用户头部在所述旋转方向上进行一次旋转动作。

进一步可选地，所述相邻两个记录时刻包括前一记录时刻和当前记录时刻，持续检测所述三轴坐标系的三轴向量在相邻两个记录时刻产生的变化，以实时确定所述三轴坐标系的旋转方向，包括：检测所述三轴坐标系的三轴向量在所述当前记录时刻相对于所述前一记录时刻产生的变化；根据所述三轴坐标系的三轴向量在所述当前记录时刻相对于所述前一记录时刻产生的变化，确定所述三轴坐标系的旋转方向。

进一步可选地，确定所述三轴坐标系的旋转方向之前，还包括：根据所述三轴坐标系在所述前一记录时刻以及所述当前记录时刻对应的三轴向量，确定所述三轴坐标系中三个坐标轴分别对应的旋转角；若所述三轴坐标系的三个坐标轴分别对应的旋转角中，存在大于或等于角度变化阈值的旋转角，则从所述三轴坐标系中的三个坐标轴中选取最小旋转角的值对应的轴，作为所述三轴坐标系的旋转轴。

进一步可选地，确定所述三轴坐标系的旋转方向，包括：针对所述三轴坐标系在所述前一记录时刻对应的三轴向量，获取除所述旋转轴对应的轴向量之外，其他两轴的轴向量分别在所述当前记录时刻的三轴坐标系中的投影值；根据所述其他两轴的轴向量分别在所述当前记录时刻的三轴坐标系中的投影值的正负以及所述当前记录时刻对应的旋转轴，确定所述三轴坐标系的旋转方向。

进一步可选地，确定所述三轴坐标系的旋转方向，还包括：当检测到所述三轴坐标系在所述当前记录时刻的旋转方向与所述三轴坐标系在所述前一记录时刻的旋转方向不同时，检测所述三轴坐标系在所述当前记录时刻之后N个记录时刻的旋转方向，N是为自然数；若在所述当前记录时刻之后N个记录时刻的旋转方向均与所述当前记录时刻的旋转方向相同，则确定所述三轴坐标系的方向发生变化，并更新所述三轴坐标系的旋转方向。

进一步可选地，根据旋转动作组合与交互动作的对应关系，从所述连续旋转动作中，识别交互动作，包括：在所述连续旋转动作包含依次向左方向的旋转动作、向右方向的旋转动作以及向左方向的旋转动作，或包含依次向右方向的旋转动作、向左方向的旋转动作以及向右方向的旋转动作时，确定所述连续旋转动作为否定类型的交互动作；或，在所述连续旋转动作包含依次向下方向的旋转动作以及向上方向的旋转动作，或包含依次向上方向的旋转动作以及向下方向的旋转动作时，确定所述连续旋转动作为肯定类型的交互动作。

进一步可选地，在VR场景展示过程中，获取以用户头部为坐标原点的三轴坐标系的三轴向量，包括：在所述VR场景展示过程中，获取当前记录时刻所述用户头部的3DOF数据以及VR摄像头拍摄到的VR图像；根据所述VR摄像头在所述当前记录时刻拍摄到的VR图像相对于在前一记录时刻拍摄到的VR图像的像素变化，对所述用户头部在所述当前记录时刻的3DOF数据进行校准；从校准后的所述用户头部在所述当前记录时刻的3DOF数据中，确定以用户头部为坐标原点的三轴坐标系在所述当前记录时刻的三轴向量。

本发明还提供一种基于VR的交互装置，包括：向量获取模块，用于在VR场景展示过程中，获取以用户头部为坐标原点的三轴坐标系的三轴向量；动作采集模块，用于根据所述三轴坐标系的三轴向量的变化特征，采集所述用户头部的连续旋转动作；动作识别模块，用于根据旋转动作组合与交互动作的对应关系，从所述连续旋转动作中，识别交互动作；交互模块，用于根据所述交互动作，与所述VR场景进行交互。

进一步可选地，所述动作采集模块具体用于：持续检测所述三轴坐标系的三轴向量在相邻两个记录时刻产生的变化，以实时确定所述三轴坐标系的旋转方向；当所述三轴坐标系在所述旋转方向上连续旋转时长大于或等于设定时间阈值时，确定所述用户头部在所述旋转方向上进行一次旋转动作。

进一步可选地，所述动作采集模块具体用于：检测所述三轴坐标系的三轴向量在所述当前记录时刻相对于所述前一记录时刻产生的变化；根据所述三轴坐标系的三轴向量在所述当前记录时刻相对于所述前一记录时刻产生的变化，确定所述三轴坐标系的旋转方向。

进一步可选地，所述动作识别模块具体用于：在所述连续旋转动作包含依次向左方向的旋转动作、向右方向的旋转动作以及向左方向的旋转动作，或包含依次向右方向的旋转动作、向左方向的旋转动作以及向右方向的旋转动作时，确定所述连续旋转动作为否定类型的交互动作；或，在所述连续旋转动作包含依次向下方向的旋转动作以及向上方向的旋转动作，或包含依次向上方向的旋转动作以及向下方向的旋转动作时，确定所述连续旋转动作为肯定类型的交互动作。

本发明提供的基于VR的交互方法及装置，通过在VR场景展示过程中，采集所述用户头部的连续旋转动作，根据旋转动作组合与交互动作的对应关系，从采集到的连续旋转动作中，识别交互动作；基于识别到的交互动作，与VR场景进行交互。进而，佩戴头戴VR设备的用户与该VR设备所展示的VR场景进行交互时，不需借助其他外部交互设备或用户双手的操作即可实现交互功能，解决了现有技术中，与VR场景进行交互时，用户脱离原VR场景操作所导致的场景代入感降低的缺陷，有利于提升用户在VR场景中的沉浸感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一基于VR的交互方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的另一基于VR的交互方法的流程示意图；

图3a是本发明实施例提供的又一基于VR的交互方法的流程示意图；

图3b是图3a对应实施例中步骤305的一流程示意图；

图3c是图3a对应实施例中步骤306的一流程示意图；

图3d是图3a对应实施例中步骤307的一流程示意图；

图4是本发明实施例提供的又一基于VR的交互方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的一基于VR的交互装置的结构示意图。

具体实施方式

现有技术VR技术中，用户与VR场景进行交互时，需借助其他外部交互设备或用户双手的操作实现交互功能。针对这一缺陷，本发明实施例提供一种基于VR的交互方法，其核心在于：在用户佩戴头戴VR设备进行VR交互时，对用户的头部动作进行识别，根据识别结果确定用户的交互意图并根据用户的交互意图实现交互目的。进而，在不依赖于其他外部交互设备或用户双手进行操作的情况下，实现与VR场景的交互，有利于提升用户在VR场景中的沉浸感。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例提供的一基于VR的交互方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括如下的步骤：

步骤101、在VR场景展示过程中，获取以用户头部为坐标原点的三轴坐标系的三轴向量。

步骤102、根据三轴坐标系的三轴向量的变化特征，采集用户头部的连续旋转动作。

步骤103、根据旋转动作组合与交互动作的对应关系，从采集到的连续旋转动作中，识别交互动作。

步骤104、根据交互动作，与VR场景进行交互。

针对步骤101，以用户头部为坐标原点的三轴坐标系，是不同于世界坐标系的用户坐标系，该三轴坐标系随着用户头部的转动发生改变。三轴坐标系的三轴向量，即表示三轴坐标系中三个坐标轴分别对应的方向的三个向量。

在本步骤中，三轴坐标系的三轴向量可通过3DOF(degree of freedom，自由度)传感器获取。3DOF传感器，例如惯性传感器IMU、三轴加速度传感器或陀螺仪等，可安装在用于展示VR场景的头戴式VR设备中用于检测佩戴该VR设备的用户头部的三个自由度的变化。

针对步骤102，三轴坐标系的三轴向量的变化特征，可以是在一个动作检测周期内检测到的三轴坐标系的三个坐标轴分别产生的方向变化以及变化幅度。根据该变化方向以及变化幅度，可以判断用户头部是否旋转以及向哪一个方向旋转。

连续旋转动作，可以由多个不同方向的单个旋转动作组成，且这多个不同方向的旋转动作是连续发生的。例如，一组连续旋转动作中，包含一个向左旋转的动作以及在该向左的旋转动作之后连续发生的一个向右的旋转动作。

针对步骤103，旋转动作组合，可以是预先定义的多个不同方向的旋转动作的组合。在旋转动作组合中，定义了用户头部的多个不同方向旋转动作的发生顺序。例如，一旋转动作组合为：依次向右旋转、向左旋转以及向右旋转。在从用户头部的连续旋转动作中识别交互动作时，旋转动作组合作为参考格式，用于确定该连续旋转动作是否可以被识别为交互动作。

交互动作，即预先定义的能够与VR场景进行交互的动作，例如摇头或点头动作。旋转动作组合与交互动作的对应关系，可以是系统默认的，可以是用户自定义设置的，还可以是VR设备根据用户的头部动作习惯进行学习后得到的，本申请实施例不做限制。

针对步骤104，确定交互动作后，即可获知用户的交互意图，进而根据交互动作与VR场景进行交互。具体交互内容可根据VR场景所展示的内容确定，例如，在游戏场景中，一交互动作可以控制游戏开启，另一交互动作可以控制游戏暂停或退出等。

本实施中，通过在VR场景展示过程中，采集用户头部的连续旋转动作，根据旋转动作组合与交互动作的对应关系，从采集到的连续旋转动作中，识别交互动作；基于识别到的交互动作，与VR场景进行交互。进而，佩戴头戴VR设备的用户与该VR设备所展示的VR场景进行交互时，不需借助其他外部交互设备或用户双手的操作即可实现交互功能，解决了现有技术中，与VR场景进行交互时，用户脱离原VR场景操作所导致的场景代入感降低的缺陷，有利于提升用户在VR场景中的沉浸感。

图2是本发明实施例提供的另一基于VR的交互方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括如下的步骤：

步骤201、在VR场景展示过程中，获取以用户头部为坐标原点的三轴坐标系的三轴向量。

步骤202、持续检测三轴坐标系的三轴向量在相邻两个记录时刻产生的变化，以实时确定三轴坐标系的旋转方向。

步骤203、判断三轴坐标系在所述旋转方向上连续旋转时长是否小于设定时间阈值，若为是，执行步骤201；若为否，执行步骤204。

步骤204、确定用户头部在所述旋转方向上进行一次旋转动作。

步骤205、判断所述旋转动作与历史旋转动作所形成的连续旋转动作，是否为预定义的旋转动作组合，若为是，执行步骤206；若为否，执行步骤201。

步骤206、根据旋转动作组合与交互动作的对应关系，从所述连续旋转动作中，识别肯定类型的交互动作或否定类型的交互动作。

步骤207、根据肯定类型的交互动作或否定类型的交互动作，与VR场景进行交互。

针对步骤201，在一可选实施方式中，在VR场景展示过程中，可以在默认的或用户设定的动作检测周期中获取三轴坐标系的三轴向量。在另一可选实施方式中，可在接收到3DOF传感器检测到有效旋转数据时开始获取三轴坐标系的三轴向量。当然，上述两种方式均为针对本步骤的可选实施方式，本发明实施例并不限制采用哪一种。

可选的，在获取三轴坐标系的三轴向量之前，可以通过语音或文字的方式告知用户可通过头部旋转动作来与VR场景进行交互，不赘述。

在获取三轴向量时，在一可选实施方式中，可直接从3DOF传感器在每一记录时刻检测到的3DOF数据中确定三轴坐标系在每一记录时刻的三轴向量。

在另一可选实施方式中，在获取3DOF传感器在每一记录时刻检测到的3DOF数据之后，可进一步对该3DOF数据进行校准，并从校准后3DOF数据中确定三轴坐标系的三轴向量，以提升三轴向量的准确度。

可选的，以当前记录时刻为例，在获取3DOF传感器在当前记录时刻检测到的3DOF数据的同时，可获取当前记录时刻VR摄像头拍摄到的VR图像；读取VR摄像头在前一记录时刻拍摄到的VR图像，并根据VR摄像头在当前记录时刻拍摄到的VR图像相对于在前一记录时刻拍到的VR图像的像素变化，对用户头部在当前记录时刻的3DOF数据进行校准。之后，从校准后的用户头部在所述当前记录时刻的3DOF数据中，确定以用户头部为坐标原点的三轴坐标系在当前记录时刻的三轴向量。应当理解，采用这种实施方式获取三轴向量时，在每一记录时刻的获取过程都如上述记载所示，因此，对其他记录时刻三轴向量的获取过程不再赘述。

针对步骤202，三轴坐标系的旋转方向，可以是左、右、上或下等方向。实时确定三轴坐标系的旋转方向，即确定三轴坐标系在每一个记录时刻的旋转方向。

记录时刻，可以是对用户头部进行动作检测过程中的最小检测时间单元。根据三轴向量在相邻的两个记录时刻产生的变化即可确定三轴坐标系在其中一记录时刻的旋转方向。

在一个动作检测周期内，可能包含多个记录时刻，从发生的先后顺序可以分为：已经完成检测的历史记录时刻、正在检测中的当前记录时刻以及待检测的未来记录时刻等。由于在每一个记录时刻的旋转方向的检测方法均相同，因此，以下实施将以当前记录时刻为例，对本步骤进行详细阐述。

针对每一个当前记录时刻，可根据获取到的三轴坐标系在当前记录时刻的三轴向量以及前一记录时刻的三轴向量，确定三轴坐标系在当前记录时刻的旋转方向。应当理解，当前记录时刻与前一记录时刻是相邻的两个记录时刻。

可选的，在获取三轴坐标系在当前记录时刻实时的旋转方向时，可检测三轴坐标系的三轴向量在当前记录时刻相对于所述前一记录时刻发生的方向变化以及变化幅度。根据该变化方向以及变化幅度，可以判断从前一记录时刻到当前记录时刻，用户头部是否旋转以及向哪一个方向旋转。进而，持续检测三轴坐标系的三轴向量在相邻两个记录时刻产生的变化，即可在每一个记录时刻实时地确定三轴坐标系的旋转方向。

针对步骤203，可选的，在本实施例中，为避免用户头部的轻微晃动造成动作误判，可将一个完整的旋转动作视为一个具有一定时间长度，并且在该时间长度内向连续多次向某一方向旋转的动作。

因此，基于上一步骤确定的所述旋转方向，判断三轴坐标系在所述旋转方向上连续旋转的时长小于、大于或等于设定时间阈值。也就是说，检测设定时间阈值所指示的时长内，是否检测到三轴坐标系的动作持续沿所述旋转方向进行。其中，设定时间阈值，可认为是完成一个动作的最小时间，例如2s或3s。当连续向一个方向转动达到这个时间阈值后，将该连续转动记录为一个完整的旋转动作。其中，所述旋转方向，是上一步骤中实时确定的一特定方向，例如，向左、向右、向上或向下。

若三轴坐标系在所述旋转方向上连续旋转的时长小于设定时间阈值，则认为目前的检测结果不足以确定用户头部已完成在该方向上的旋转动作。此时，继续执行步骤201，持续获取三轴坐标系的三轴向量并检测三轴坐标系的三轴向量在相邻两个记录时刻产生的变化，以实时确定三轴坐标系的旋转方向。

针对步骤204，若三轴坐标系在所述旋转方向上连续旋转的时长大于或等于设定时间阈值，则确定用户头部已经完成一个方向上的旋转动作，记录该动作以及该动作对应的旋转方向。

针对步骤205，所述旋转动作，是上一步骤确定的动作。历史旋转动作，是在检测到所述旋转动作之前检测到的动作，可包括一个历史旋转动作或多个历史旋转动作。若两个相邻的旋转动作之间的发生时间差在一定时间差范围内，则可认为这两个相邻的旋转动作是连续的。若所述旋转动作与历史旋转动作中，任两个相邻的旋转动作是连续的，则可认为所述旋转动作与历史旋转动作是一组连续旋转动作。

预定义的旋转动作组合，可以是预先定义的多个不同方向的旋转动作的组合。例如，一旋转动作组合为：依次向右旋转、向左旋转以及向右旋转。在从用户头部的连续旋转动作中识别交互动作时，可根据连续旋转动作中包含的旋转方向以及每个方向上的旋转动作发生的顺序来确定该连续旋转作是否为交互动作。

可选的，在本发明实施例中，旋转动作组合可包括如下的几种组合：

组合1：依次向左方向的旋转动作、向右方向的旋转动作以及向左方向的旋转动作。

组合2：依次向右方向的旋转动作、向左方向的旋转动作以及向右方向的旋转动作。

组合3:依次向下方向的旋转动作以及向上方向的旋转动作。

组合4：依次向上方向的旋转动作以及向下方向的旋转动作。

本步骤中，判断所述旋转动作与历史旋转动作组成的一组连续旋转动作是否为上述的四种旋转动作组合中的其中一种。如果均不是，则还需跳转到步骤201，以持续进行旋转动作的检测。

针对步骤206，可选的，上一步骤记载的四种旋转动作组合中，组合1以及组合2对应的是否定类型的交互动作。组合3以及组合4对应的是肯定类型的交互动作。

若所述连续旋转动作为组合1或组合2，则确定所述连续旋转动作为否定类型的交互动作。若所述连续旋转动作为组合3或组合4，则确定所述连续旋转动作为肯定类型的交互动作。

针对步骤208，可选的，若该连续旋转动作为否定类型的交互动作，例如摇头动作，则可根据VR场景正在展示的内容，执行取消命令、删除命令、退出或停止命令等。可选的，若该连续旋转动作为肯定类型的交互动作，例如点头动作，则可根据VR场景正在展示的内容，执行确定命令、播放命令或开始命令等。

本实施例中，通过在VR场景展示过程中，持续检测三轴坐标系的三轴向量在相邻两个记录时刻产生的变化，以实时确定三轴坐标系的旋转方向。并根据实时确定的旋转方向，在确定三轴坐标系在某一旋转方向上连续旋转时长大于或等于设定时间阈值时，确定用户头部的一个旋转动作。进而，避免了因用户头部晃动导致的误操作的缺陷，提升了动作识别的精度。除此之外，在确定连续动作时，结合两个动作之间的时间间隔进行确定，进一步保证了动作识别的准确率。

在本发明的上述实施例中，持续检测三轴坐标系的三轴向量在相邻两个记录时刻产生的变化来实时确定三轴坐标系的旋转方向时，每一记录时刻旋转方向的确定方法都是相同的。以下将结合图3a，以相邻两个记录时刻中的前一记录时刻和当前记录时刻为例，对如何根据检测到的三轴坐标系的三轴向量在相邻两个记录时刻产生的变化来实时确定三轴坐标系的旋转方向进行阐述。

需要说明的是，在图3a对应的实施例中，为描述方便，xyz坐标系表示以用户头部为坐标原点的三轴坐标系。其中，可定义x轴的正方向为沿用户左耳至右耳的方向；y轴的正方向为沿用户脖子至头顶的方向；z轴的正方向为沿用户鼻尖向外的方向。三轴坐标系的三个坐标轴在前一记录时刻对应的轴向量可以分别表示为：last.right(x)、last.up(y)和last.forward(z)；三轴坐标系的三个坐标轴在当前记录时刻对应的轴向量可以分别表示为：current.right(x)，current.up(y)和current.forward(z)。

图3a是本发明实施例提供的又一基于VR的交互方法的流程示意图，如图3a所示，该方法包括：

步骤301、根据三轴坐标系在前一记录时刻以及当前记录时刻对应的三轴向量，确定三轴坐标系中三个坐标轴分别对应的旋转角。

步骤302、判断三轴坐标系中三个坐标轴分别对应的旋转角是否都小于角度变化阈值，若为是，执行步骤303；若为否，执行步骤304。

步骤303、确定三轴坐标系处于停滞状态。

步骤304、从三轴坐标系中的三个坐标轴中选取最小旋转角的值对应的轴，作为当前记录时刻对应的旋转轴；若旋转轴为x轴，执行步骤305；若旋转轴为y轴，执行步骤306；若旋转轴为z轴，执行步骤307。

步骤305、根据y轴在前一记录时刻的轴向量last.up(y)在z轴上的投影，以及z轴在前一记录时刻的轴向量last.forward(z)在y轴上的投影，确定三轴坐标系的在当前记录时刻的旋转方向。

步骤306、根据x轴在前一记录时刻的轴向量last.right(x)在z轴上的投影值，以及z轴在前一记录时刻的轴向量last.forward(z)在x轴上的投影值，确定三轴坐标系的在当前记录时刻的旋转方向。

步骤307、根据z轴在前一记录时刻的轴向量last.forward(z)在x轴上的投影值，以及x轴在前一记录时刻的轴向量last.right(x)在y轴上的投影值，确定三轴坐标系的在当前记录时刻的旋转方向。

针对步骤302，角度变化阈值，是能够识别旋转轴的最小夹角。在本实施例中，优选的，以0.7弧度为角度变化阈值时，检测准确度较高。

针对步骤303，若三轴坐标系中三个坐标轴分别对应的旋转角都小于角度变化阈值，则可认为三轴坐标系没有发生旋转，即用户头部处于停滞状态。可选的，在本发明实施例中，若检测到用户头部停滞时长到达指定时长，例如2s或3s钟，则认为停滞之前检测到的动作和停滞之后检测到的动作不再连续，此时可清除之前记录的旋转动作。

针对步骤304、若三轴坐标系中三个坐标轴分别对应的旋转角存在大于或等于角度变化阈值的旋转角，则可认为三轴坐标系发生旋转，且绕某一轴进行旋转。在旋转动作中，旋转轴的的旋转角理论上为零，考虑到干扰因素对计算精确度的影响，可选的，可从三轴坐标系中的三个坐标轴中选取最小旋转角的值对应的轴，作为当前记录时刻对应的旋转轴。

步骤305进一步包括步骤3051-步骤3054。

步骤3051、在当前记录时刻的三轴坐标系中，获取last.up(y)在z轴上的投影值last.up(y).z以及last.forward(z)在y轴上的投影值last.forward(z).y。

步骤3052、判断last.up(y).z>0或last.forward(z).y<0；若为是，执行步骤3053；若为否，执行步骤3054。

步骤3053、确定三轴坐标系在当前记录时刻的旋转方向为向上旋转。

步骤3054、确定三轴坐标系在当前记录时刻的旋转方向为向下旋转。

步骤306进一步包括步骤3061-步骤3064。

步骤3061、在当前记录时刻的三轴坐标系中，获取last.right(x)在z轴上的投影值last.right(x).z以及last.forward(z)在x轴上的投影值last.forward(z).x。

步骤3062、判断last.right(x).z>0或last.forward(z).x<0；若为是，执行步骤3063；若为否，执行步骤3064。

步骤3063、确定三轴坐标系在当前记录时刻的旋转方向为向右旋转。

步骤3064、确定三轴坐标系在当前记录时刻的旋转方向为向左旋转。

步骤307进一步包括步骤3071-步骤3074。

步骤3071、在当前记录时刻的三轴坐标系中，获取last.up(y)在x轴上的投影值last.up(y).x以及last.right(x)在y轴上的投影值last.right(x).y。

步骤3072、判断last.up(y).x>0或last.right(x).y<0；若为是，执行步骤3073；若为否，执行步骤3074。

步骤3073、确定三轴坐标系在当前记录时刻的旋转方向为逆时针方向旋转。

步骤3074、确定三轴坐标系在当前记录时刻的旋转方向为顺时针方向左旋转。

其中，针对步骤3073以及步骤3074，三轴坐标系在逆时针方向旋转，可视为用户面向前方时，用户头部靠向用户左肩方向的旋转动作；三轴坐标系在顺时针方向旋转，可视为用户面向前方时，用户头部向用户右肩方向的旋转动作。

用户可根据上述两个旋转动作进行交互动作类型的自定义，例如，将用户头部向左肩方向的一次旋转动作以及向右肩方向一次旋转动作定义为肯定类型的交互动作，将用户头部向右肩方向的一次旋转动作以及向左肩方向的一次旋转动作定义为肯定类型的交互动作。用户也可根据上述两种不同方向上的旋转动作生成不同的动作组合，每个动作组合包含特定的旋转方向连续变化顺序以及特定的旋转动作个数，并定义不同的动作组合对应的交互动作类型。

当然，可选的，用户也可根据向左、右、上、下、左肩方向以及右肩方向上的旋转动作中的一种或多种自定义动作组合，并定义不同的动作组合对应的交互动作类型，不再赘述。在本实施例中，根据三轴坐标系在前一记录时刻以及当前记录时刻的三轴向量的变化，确定三轴坐标系从前一记录时刻到当前记录时刻的旋转方向，奠定了高精度的旋转动作检测的基础。

需要说明的是，在发明实施例中，每确定一次旋转方向，可做一次记录，用以在后续判断旋转方向是否发生改变，以及判断用户是否完成一个完整的旋转动作。以下将结合图4，对方向改变时的处理过程进行进一步阐述。

图4是本发明实施例提供的又一基于VR的交互方法的流程示意图，结合图4，该方法包括：

步骤401、确定三轴坐标系在当前记录时刻的旋转方向。

步骤402、判断三轴坐标系在当前记录时刻的旋转方向与三轴坐标系在前一记录时刻的旋转方向是否相同；若相同，执行步骤403；若不同，执行步骤405。

步骤403、判断三轴坐标系在所述旋转方向上连续旋转时长是否小于设定时间阈值，若为是，执行步骤404；若为否，执行步骤408。

步骤404、确定用户头部在所述旋转方向上进行一次旋转动作。

步骤405、检测三轴坐标系在当前记录时刻之后N个记录时刻的旋转方向。

步骤406、判断当前记录时刻之后N个记录时刻的旋转方向是否均与当前记录时刻的旋转方向相同，若为是，则执行步骤407；若为否，执行步骤408。

步骤407、确定三轴坐标系的方向发生变化，并以变化后的方向更新三轴坐标系的旋转方向。

步骤408、确定三轴坐标系在下一记录时刻的旋转方向。

针对步骤401的具体实施方式可参考图1-图3对应实施例的记载，此处不赘述。

针对步骤402、用户头部连贯的旋转动作可能包含在不同方向上的单个旋转动作，例如，一个连贯旋转动作包含一个向左旋转动作以及一个向右旋转动作。在检测到当前记录时刻三轴坐标系的旋转方向后，可与前一记录时刻进行比较，以确定用户头部的旋转动作是否发生了方向改变。

针对步骤403，若三轴坐标系在当前记录时刻的旋转方向与三轴坐标系在前一记录时刻的旋转方向相同，则判断三轴坐标系在所述旋转方向上连续旋转时长是否小于设定时间阈值，以判断用户是否已经完成一个完整的头部旋转动作。

针对步骤404以及步骤405的具体实施方式可以参考图1-图2对应实施例的记载，不赘述。

针对步骤406、若三轴坐标系在当前记录时刻的旋转方向与三轴坐标系在前一记录时刻的旋转方向不同，则可能有如下的原因：其一为用户头部旋转时的速度变化导致的误检测；其二为用户头部旋转确实发生了方向变化。因此，在本步骤中，可进一步检测三轴坐标系在当前记录时刻之后N个记录时刻的旋转方向，进而确定该旋转方向的变化对应上述哪种原因，以提升检测精度。其中，N是自然数，当N取3时，检测效率准以及检测确性高。

针对步骤407、若当前记录时刻之后N个记录时刻的旋转方向均与当前记录时刻的旋转方向相同，则可执行步骤408，确定三轴坐标系的方向发生变化，并以变化后的方向更新三轴坐标系的旋转方向。

若当前记录时刻之后N个记录时刻的旋转方向与当前记录时刻的旋转方向并非都相同，则可确定检测到的旋转方向的变化是由用户头部旋转时的速度变化导致的。此时，可继续执行步骤409，以持续对下一记录时刻的旋转方向进行检测。

在本实施例中，在确定三轴坐标系旋转方向的过程中，检测到当前记录时刻的旋转方向与前一记录时刻不同时，根据当前记录时刻之后的N个记录时刻的旋转方向来确定当前时刻的旋转方向是否确实改变，进而排除了异常检测数据的对检测结果的影响，进一步提升了检测的效率以及准确性。

图5是本发明实施例提供的一基于VR的交互装置的结构示意图，结合图5，该装置包括：

向量获取模块501，用于在VR场景展示过程中，获取以用户头部为坐标原点的三轴坐标系的三轴向量；

动作采集模块502，用于根据所述三轴坐标系的三轴向量的变化特征，采集所述用户头部的连续旋转动作；

动作识别模块503，用于根据旋转动作组合与交互动作的对应关系，从所述连续旋转动作中，识别交互动作；

交互模块504，用于根据所述交互动作，与所述VR场景进行交互。

进一步可选地，所述动作采集模块502具体用于：持续检测所述三轴坐标系的三轴向量在相邻两个记录时刻产生的变化，以实时确定所述三轴坐标系的旋转方向；当所述三轴坐标系在所述旋转方向上连续旋转时长大于或等于设定时间阈值时，确定所述用户头部在所述旋转方向上进行一次旋转动作。

进一步可选地，所述动作采集模块502具体用于：检测所述三轴坐标系的三轴向量在所述当前记录时刻相对于所述前一记录时刻产生的变化；根据所述三轴坐标系的三轴向量在所述当前记录时刻相对于所述前一记录时刻产生的变化，确定所述三轴坐标系的旋转方向。

进一步可选地，所述动作采集模块502还用于：在确定所述三轴坐标系的旋转方向之前，根据所述三轴坐标系在所述前一记录时刻以及所述当前记录时刻对应的三轴向量，确定所述三轴坐标系中三个坐标轴分别对应的旋转角；若所述三轴坐标系的三个坐标轴分别对应的旋转角中，存在大于或等于角度变化阈值的旋转角，则从所述三轴坐标系中的三个坐标轴中选取最小旋转角的值对应的轴，作为所述三轴坐标系的旋转轴。

进一步可选地，所述动作采集模块502具体用于：针对所述三轴坐标系在所述前一记录时刻对应的三轴向量，获取除所述旋转轴对应的轴向量之外，其他两轴的轴向量分别在所述当前记录时刻的三轴坐标系中的投影值；根据所述其他两轴的轴向量分别在所述当前记录时刻的三轴坐标系中的投影值的正负以及所述当前记录时刻对应的旋转轴，确定所述三轴坐标系的旋转方向。

进一步可选地，所述动作采集模块502还用于：当检测到所述三轴坐标系在所述当前记录时刻的旋转方向与所述三轴坐标系在所述前一记录时刻的旋转方向不同时，检测所述三轴坐标系在所述当前记录时刻之后N个记录时刻的旋转方向，N是为自然数；若在所述当前记录时刻之后N个记录时刻的旋转方向均与所述当前记录时刻的旋转方向相同，则确定所述三轴坐标系的方向发生变化，并更新所述三轴坐标系的旋转方向。

进一步可选地，所述动作识别模块503具体用于：在所述连续旋转动作包含依次向左方向的旋转动作、向右方向的旋转动作以及向左方向的旋转动作，或包含依次向右方向的旋转动作、向左方向的旋转动作以及向右方向的旋转动作时，确定所述连续旋转动作为否定类型的交互动作；或，在所述连续旋转动作包含依次向下方向的旋转动作以及向上方向的旋转动作，或包含依次向上方向的旋转动作以及向下方向的旋转动作时，确定所述连续旋转动作为肯定类型的交互动作。

进一步可选地，所述向量获取模块501还用于，在VR场景展示过程中，获取以用户头部为坐标原点的三轴坐标系的三轴向量，包括：在所述VR场景展示过程中，获取当前记录时刻所述用户头部的3DOF数据以及VR摄像头拍摄到的VR图像；根据所述VR摄像头在所述当前记录时刻拍摄到的VR图像相对于在前一记录时刻拍摄到的VR图像的像素变化，对所述用户头部在所述当前记录时刻的3DOF数据进行校准；从校准后的所述用户头部在所述当前记录时刻的3DOF数据中，确定以用户头部为坐标原点的三轴坐标系在所述当前记录时刻的三轴向量。

本实施中，通过在VR场景展示过程中，采集用户头部的连续旋转动作，根据旋转动作组合与交互动作的对应关系，从采集到的连续旋转动作中，识别交互动作；基于识别到的交互动作，与VR场景进行交互。进而，佩戴头戴VR设备的用户与该VR设备所展示的VR场景进行交互时，不需借助其他外部交互设备或用户双手的操作即可实现交互功能，解决了现有技术中，与VR场景进行交互时，用户脱离原VR场景操作所导致的场景代入感降低的缺陷，有利于提升用户在VR场景中的沉浸感。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种基于VR的交互方法，其特征在于，包括：

在VR场景展示过程中，获取以用户头部为坐标原点的三轴坐标系的三轴向量；

根据所述三轴坐标系的三轴向量的变化特征，采集所述用户头部的连续旋转动作；

根据旋转动作组合与交互动作的对应关系，从所述连续旋转动作中，识别交互动作；

根据所述交互动作，与所述VR场景进行交互。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述三轴坐标系的三轴向量的变化特征，采集所述用户头部的连续旋转动作，包括：

持续检测所述三轴坐标系的三轴向量在相邻两个记录时刻产生的变化，以实时确定所述三轴坐标系的旋转方向；

当所述三轴坐标系在所述旋转方向上连续旋转时长大于或等于设定时间阈值时，确定所述用户头部在所述旋转方向上进行一次旋转动作。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述相邻两个记录时刻包括前一记录时刻和当前记录时刻，持续检测所述三轴坐标系的三轴向量在相邻两个记录时刻产生的变化，以实时确定所述三轴坐标系的旋转方向，包括：

检测所述三轴坐标系的三轴向量在所述当前记录时刻相对于所述前一记录时刻产生的变化；

根据所述三轴坐标系的三轴向量在所述当前记录时刻相对于所述前一记录时刻产生的变化，确定所述三轴坐标系的旋转方向。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述三轴坐标系的旋转方向之前，还包括：

根据所述三轴坐标系在所述前一记录时刻以及所述当前记录时刻对应的三轴向量，确定所述三轴坐标系中三个坐标轴分别对应的旋转角；

若所述三轴坐标系的三个坐标轴分别对应的旋转角中，存在大于或等于角度变化阈值的旋转角，则从所述三轴坐标系中的三个坐标轴中选取最小旋转角的值对应的轴，作为所述三轴坐标系的旋转轴。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定所述三轴坐标系的旋转方向，包括：

针对所述三轴坐标系在所述前一记录时刻对应的三轴向量，获取除所述旋转轴对应的轴向量之外，其他两轴的轴向量分别在所述当前记录时刻的三轴坐标系中的投影值；

根据所述其他两轴的轴向量分别在所述当前记录时刻的三轴坐标系中的投影值的正负以及所述当前记录时刻对应的旋转轴，确定所述三轴坐标系的旋转方向。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定所述三轴坐标系的旋转方向，还包括：

当检测到所述三轴坐标系在所述当前记录时刻的旋转方向与所述三轴坐标系在所述前一记录时刻的旋转方向不同时，检测所述三轴坐标系在所述当前记录时刻之后N个记录时刻的旋转方向，N是为自然数；

若在所述当前记录时刻之后N个记录时刻的旋转方向均与所述当前记录时刻的旋转方向相同，则确定所述三轴坐标系的方向发生变化，并更新所述三轴坐标系的旋转方向。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，根据旋转动作组合与交互动作的对应关系，从所述连续旋转动作中，识别交互动作，包括：

在所述连续旋转动作包含依次向左方向的旋转动作、向右方向的旋转动作以及向左方向的旋转动作，或包含依次向右方向的旋转动作、向左方向的旋转动作以及向右方向的旋转动作时，确定所述连续旋转动作为否定类型的交互动作；或，

在所述连续旋转动作包含依次向下方向的旋转动作以及向上方向的旋转动作，或包含依次向上方向的旋转动作以及向下方向的旋转动作时，确定所述连续旋转动作为肯定类型的交互动作。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在VR场景展示过程中，获取以用户头部为坐标原点的三轴坐标系的三轴向量，包括：

在所述VR场景展示过程中，获取当前记录时刻所述用户头部的3DOF数据以及VR摄像头拍摄到的VR图像；

根据所述VR摄像头在所述当前记录时刻拍摄到的VR图像相对于在前一记录时刻拍摄到的VR图像的像素变化，对所述用户头部在所述当前记录时刻的3DOF数据进行校准；

从校准后的所述用户头部在所述当前记录时刻的3DOF数据中，确定以用户头部为坐标原点的三轴坐标系在所述当前记录时刻的三轴向量。

9.一种基于VR的交互装置，其特征在于，包括：

向量获取模块，用于在VR场景展示过程中，获取以用户头部为坐标原点的三轴坐标系的三轴向量；

动作采集模块，用于根据所述三轴坐标系的三轴向量的变化特征，采集所述用户头部的连续旋转动作；

动作识别模块，用于根据旋转动作组合与交互动作的对应关系，从所述连续旋转动作中，识别交互动作；

交互模块，用于根据所述交互动作，与所述VR场景进行交互。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述动作采集模块具体用于：

持续检测所述三轴坐标系的三轴向量在相邻两个记录时刻产生的变化，以实时确定所述三轴坐标系的旋转方向；

当所述三轴坐标系在所述旋转方向上连续旋转时长大于或等于设定时间阈值时，确定所述用户头部在所述旋转方向上进行一次旋转动作。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述动作采集模块具体用于：

检测所述三轴坐标系的三轴向量在所述当前记录时刻相对于所述前一记录时刻产生的变化；

根据所述三轴坐标系的三轴向量在所述当前记录时刻相对于所述前一记录时刻产生的变化，确定所述三轴坐标系的旋转方向。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的装置，其特征在于，所述动作识别模块具体用于：

在所述连续旋转动作包含依次向左方向的旋转动作、向右方向的旋转动作以及向左方向的旋转动作，或包含依次向右方向的旋转动作、向左方向的旋转动作以及向右方向的旋转动作时，确定所述连续旋转动作为否定类型的交互动作；或，

在所述连续旋转动作包含依次向下方向的旋转动作以及向上方向的旋转动作，或包含依次向上方向的旋转动作以及向下方向的旋转动作时，确定所述连续旋转动作为肯定类型的交互动作。