CN110647236A - 一种虚拟画笔以及画图方法 - Google Patents

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Abstract

一种虚拟画笔以及画图方法；所述画图方法，包括以下步骤：步骤S1、绘制基准图形；步骤S2、绘制基准图形上的一点的运动轨迹；并在该运动轨迹的绘制过程中，确定基准图形在运动轨迹每个点上时的缩放尺寸；使基准图形基于运动轨迹进行拉伸，并使基准图形基于所述缩放尺寸随拉伸过程的推进逐步缩放，从而形成立体图形。本发明的虚拟画笔以及画图方法通过在对基准图形进行拉伸时，对基准图形进行缩放调整，从而克服了现有画图方法绘制立体图形工作量巨大、作图受限的问题，设计巧妙，实用性强。

Description

一种虚拟画笔以及画图方法
技术领域
本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种虚拟画笔以及画图方法。
背景技术
虚拟现实(Virtual Reality)技术，简称VR技术，也称灵境技术或人工环境，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟现实世界，同时给使用者提供视觉、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、没有限制地观察三度空间内的事物。使用者进行位置移动时，电脑可以同步进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。在VR技术所构建的虚拟现实世界中，使用者所看到的场景和人物全是虚拟的；VR技术仅是把人的意识代入一个虚拟的世界中。
传统的画图方法是通过工具笔(如钢笔、毛笔、铅笔等)在介质(如纸、布等)上通过接触方式实现；现有VR技术所采用的画图方法模拟了这种画图方法，这就导致在虚拟现实世界中绘制物体时大多需要一笔一划进行，并且改图(如将平面图形拉伸成立体图形)大多采用单一线条引导基准图形进行拉伸变化，工作量极大；同时，在改图过程中，其所用的基准图形无法修改，作图受到很大的限制。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提出了一种虚拟画笔以及画图方法。
本发明所提出的技术方案是：
本发明提出了一种画图方法，包括以下步骤：
步骤S1、绘制基准图形；
步骤S2、绘制基准图形上的一点的运动轨迹；并在该运动轨迹的绘制过程中，确定基准图形在运动轨迹每个点上时的缩放尺寸；使基准图形基于运动轨迹进行拉伸，并使基准图形基于所述缩放尺寸随拉伸过程的推进逐步缩放，从而形成立体图形。
本发明上述的画图方法中，基准图形为平面图形，曲面图形，折面图形，由曲面图形和平面图形所构成的第一复合图形，由曲面图形和折面图形所构成的第二复合图形，或者由曲面图形、折面图形和平面图形所构成的第三复合图形。
本发明上述的画图方法中，步骤S2包括：
确定基准图形的拉伸变化轴；
计算运动轨迹在拉伸变化轴上的投影，计算运动轨迹上每个点到拉伸变化轴的距离，并将该距离确定为基准图形在该点上时的缩放尺寸；使基准图形沿着拉伸变化轴的方向进行拉伸，并且其拉伸长度为其运动轨迹在拉伸变化轴上的投影长度。
本发明上述的画图方法中，步骤S2包括：
通过按钮或触摸屏所获取的压力信息，和/或触摸屏所获取的滑动信息，和/或滚轮所获取的转动信息来对应调整所述缩放尺寸；使基准图形沿着运动轨迹进行拉伸。
本发明还提出了一种虚拟画笔，包括：
虚拟图像显示单元，用于显示虚拟现实场景；
画笔定位单元，用于获取现实笔的姿态信息和运动轨迹信息；
虚拟作画单元，包括显示于虚拟现实场景中并与现实笔对应的虚拟笔；
控制单元，分别与虚拟图像显示单元和画笔定位单元通信连接，用于在虚拟现实场景中控制虚拟图像显示单元显示虚拟笔，并根据姿态信息和运动轨迹信息控制虚拟笔运动，再根据虚拟笔的运动构造立体图形并控制虚拟图像显示单元将该立体图形在虚拟现实场景中显示。
本发明上述的虚拟画笔中，虚拟作画单元包括：
基准图形绘制模块，用于采用虚拟笔绘制基准图形，还用于采用虚拟笔绘制基准图形上的一点的运动轨迹；
参数获取模块，用于在该运动轨迹的绘制过程中，获取基准图形在运动轨迹每个点上时的缩放尺寸；
调整模块，用于使基准图形基于运动轨迹进行拉伸，并使基准图形基于所述缩放尺寸随拉伸过程的推进逐步缩放，从而形成立体图形。
本发明上述的虚拟画笔中，参数获取模块，用于确定基准图形的拉伸变化轴；计算运动轨迹在拉伸变化轴上的投影，计算运动轨迹上每个点到拉伸变化轴的距离，并将该距离确定为基准图形在该点上时的缩放尺寸；调整模块用于使基准图形沿着拉伸变化轴的方向进行拉伸，并且其拉伸长度为其运动轨迹在拉伸变化轴上的投影长度。
本发明上述的虚拟画笔中，画笔定位单元还包括按钮和/或触摸屏和/或滚轮；参数获取模块，用于根据按钮或触摸屏所获取的压力信息，和/或触摸屏所获取的滑动信息，和/或滚轮所获取的转动信息来对应调整所述缩放尺寸；调整模块用于使基准图形沿着运动轨迹进行拉伸。
本发明上述的虚拟画笔中，虚拟作画单元还包括虚拟笔形状、虚拟调色盘。
本发明上述的虚拟画笔中，虚拟笔形状为硬笔或软笔。
本发明的虚拟画笔以及画图方法通过在对基准图形进行拉伸时，对基准图形进行缩放调整，从而克服了现有画图方法绘制立体图形工作量巨大、作图受限的问题，设计巧妙，实用性强。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1示出了本发明实施例的虚拟画笔的结构示意图；
图2示出了图1所示的虚拟画笔的功能模块图；
图3示出了本发明第一实施例的画图方法所要绘制的图形的示意图；
图4示出了图3所示的画图方法的步骤1的示意图；
图5示出了图3所示的画图方法的步骤2的示意图；
图6示出了图3所示的画图方法的步骤3的示意图；
图7示出了本发明第二实施例的画图方法所要绘制的图形的示意图；
图8示出了图7所示的画图方法的步骤1的示意图；
图9示出了图9所示的画图方法的步骤2的示意图。
具体实施方式
本发明所要解决的技术问题是：在虚拟现实世界中绘制物体时大多需要一笔一划进行，并且改图(如将平面图形拉伸成立体图形)大多采用单一线条引导基准图形进行拉伸变化，工作量极大；同时，在改图过程中，其所用的基准图形无法修改，作图受到很大的限制。本发明就该技术问题而提出的技术思路是：在对基准图形进行拉伸时，对基准图形进行缩放调整；这样，基于对基准图形的拉伸和缩放调整，绘制出立体图形。
具体地，本发明提出了一种画图方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、绘制基准图形；
在本步骤中，基准图形通常为平面图形；但在一些实施例中，基准图形可以采用曲面图形，折面图形，由曲面图形和平面图形所构成的第一复合图形，由曲面图形和折面图形所构成的第二复合图形，或者由曲面图形、折面图形和平面图形所构成的第三复合图形。
步骤S2、绘制基准图形上的一点的运动轨迹；并在该运动轨迹的绘制过程中，确定基准图形在运动轨迹每个点上时的缩放尺寸；使基准图形基于运动轨迹进行拉伸，并使基准图形基于所述缩放尺寸随拉伸过程的推进逐步缩放，从而形成立体图形。
在一些实施例中，步骤S2包括：
确定基准图形的拉伸变化轴；
计算运动轨迹在拉伸变化轴上的投影，计算运动轨迹上每个点到拉伸变化轴的距离，并将该距离确定为基准图形在该点上时的缩放尺寸；使基准图形沿着拉伸变化轴的方向进行拉伸，并且其拉伸长度为其运动轨迹在拉伸变化轴上的投影长度。
在这里，拉伸变化轴可以由使用者自行确定；也可以预先设定；若预先设定时，拉伸变化轴可以预先定义为由基准图形长度、宽度或高度的中轴线。
在另一些实施例中，步骤S2没有确定基准图形的拉伸变化轴的子步骤。同时，通过按钮或触摸屏所获取的压力信息，和/或触摸屏所获取的滑动信息，和/或滚轮所获取的转动信息来对应调整所述缩放尺寸；同时，基准图形是沿着运动轨迹进行拉伸。
对应地，如图1和图2所示，图1示出了本发明实施例的虚拟画笔的结构示意图；图2示出了图1所示的虚拟画笔的功能模块图；本发明提出了一种虚拟画笔，其包括：
虚拟图像显示单元100，用于显示虚拟现实场景；
画笔定位单元200，用于获取现实笔的姿态信息和运动轨迹信息；
虚拟作画单元400，包括显示于虚拟现实场景中并与现实笔对应的虚拟笔；
控制单元300，分别与虚拟图像显示单元100和画笔定位单元200通信连接，用于在虚拟现实场景中控制虚拟图像显示单元100显示虚拟笔，并根据姿态信息和运动轨迹信息控制虚拟笔运动，再根据虚拟笔的运动构造立体图形并控制虚拟图像显示单元100将该立体图形在虚拟现实场景中显示。
进一步地，虚拟作画单元400还包括虚拟笔形状、虚拟调色盘等；其中，虚拟笔形状可以是硬笔，包括但不限于炭条、不同硬度的铅笔、圆珠笔、马克笔等；虚拟笔形状还可以是软笔，如不同型号的毛笔等。
在上述技术方案中，虚拟图像显示单元100通常采用VR头显设备或者AR头显设备。画笔定位单元200可以包括加速度传感器、陀螺仪、电子罗盘等。
进一步地，为了实现上述画图方法，虚拟作画单元400包括：
基准图形绘制模块410，用于采用虚拟笔绘制基准图形，还用于采用虚拟笔绘制基准图形上的一点的运动轨迹；
参数获取模块420，用于在该运动轨迹的绘制过程中，获取基准图形在运动轨迹每个点上时的缩放尺寸；
调整模块430，用于使基准图形基于运动轨迹进行拉伸，并使基准图形基于所述缩放尺寸随拉伸过程的推进逐步缩放，从而形成立体图形。
进一步地，在一些实施例中，参数获取模块420，用于确定基准图形的拉伸变化轴；计算运动轨迹在拉伸变化轴上的投影，计算运动轨迹上每个点到拉伸变化轴的距离，并将该距离确定为基准图形在该点上时的缩放尺寸；调整模块430用于使基准图形沿着拉伸变化轴的方向进行拉伸，并且其拉伸长度为其运动轨迹在拉伸变化轴上的投影长度。
在另一些实施例中，画笔定位单元200还包括按钮和/或触摸屏和/或滚轮；参数获取模块420，用于根据按钮或触摸屏所获取的压力信息，和/或触摸屏所获取的滑动信息，和/或滚轮所获取的转动信息来对应调整所述缩放尺寸；调整模块430用于使基准图形沿着运动轨迹进行拉伸。
为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
第一实施例
本实施例要绘制如图3所示的陶罐立体框架，其绘制过程包括以下步骤：
步骤1、在俯视图视角状态下，绘制陶罐的顶部基准图形，即一个环，如图4所示；
步骤2、将视角调整为主视图视角，此调整即将步骤1中所绘制的顶部基准图形的长度中轴线确定为主视视角中的拉伸变化轴；
然后，绘制陶罐侧面轮廓线，在本实施例中，如图5所示，该侧面轮廓线即为陶罐顶部最左边的点的运动轨迹；
步骤3、计算运动轨迹在拉伸变化轴上的投影，计算运动轨迹上每个点到拉伸变化轴的距离，并将该距离确定为陶罐的顶部基准图形在该点上时的缩放尺寸；使陶罐的顶部基准图形沿着拉伸变化轴的方向进行拉伸，并且其拉伸长度为其运动轨迹在拉伸变化轴上的投影长度；并使陶罐的顶部基准图形基于所述缩放尺寸随拉伸过程的推进逐步缩放，从而形成陶罐立体框架，如图6所示。
第二实施例
本实施例要绘制如图7所示的圆台的立体框架，其绘制过程包括以下步骤：
步骤1、在俯视图视角状态下，绘制圆台的顶部基准图形，即一个圆，如图8所示；
步骤2、将视角调整为主视图视角，绘制该圆台的顶部中心的运动轨迹，如图9所示，同时，调整画笔定位单元200上对按钮的压力，以调整圆台的顶部基准图形的缩放尺寸；
步骤3、基准图形是沿着运动轨迹进行拉伸；并使基准图形基于所述缩放尺寸随拉伸过程的推进逐步缩放，从而形成圆台的立体框架。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种画图方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、绘制基准图形；
步骤S2、绘制基准图形上的一点的运动轨迹；并在该运动轨迹的绘制过程中，确定基准图形在运动轨迹每个点上时的缩放尺寸；使基准图形基于运动轨迹进行拉伸，并使基准图形基于所述缩放尺寸随拉伸过程的推进逐步缩放，从而形成立体图形。
2.根据权利要求1所述的画图方法，其特征在于，基准图形为平面图形，曲面图形，折面图形，由曲面图形和平面图形所构成的第一复合图形，由曲面图形和折面图形所构成的第二复合图形，或者由曲面图形、折面图形和平面图形所构成的第三复合图形。
3.根据权利要求1所述的画图方法，其特征在于，步骤S2包括：
确定基准图形的拉伸变化轴；
计算运动轨迹在拉伸变化轴上的投影，计算运动轨迹上每个点到拉伸变化轴的距离，并将该距离确定为基准图形在该点上时的缩放尺寸；使基准图形沿着拉伸变化轴的方向进行拉伸，并且其拉伸长度为其运动轨迹在拉伸变化轴上的投影长度。
4.根据权利要求1所述的画图方法，其特征在于，步骤S2包括：
通过按钮或触摸屏所获取的压力信息，和/或触摸屏所获取的滑动信息，和/或滚轮所获取的转动信息来对应调整所述缩放尺寸；使基准图形沿着运动轨迹进行拉伸。
5.一种虚拟画笔，其特征在于，包括：
虚拟图像显示单元(100)，用于显示虚拟现实场景；
画笔定位单元(200)，用于获取现实笔的姿态信息和运动轨迹信息；
虚拟作画单元(400)，包括显示于虚拟现实场景中并与现实笔对应的虚拟笔；
控制单元(300)，分别与虚拟图像显示单元(100)和画笔定位单元(200)通信连接，用于在虚拟现实场景中控制虚拟图像显示单元(100)显示虚拟笔，并根据姿态信息和运动轨迹信息控制虚拟笔运动，再根据虚拟笔的运动构造立体图形并控制虚拟图像显示单元(100)将该立体图形在虚拟现实场景中显示。
6.根据权利要求5所述的虚拟画笔，其特征在于，虚拟作画单元(400)包括：
基准图形绘制模块(410)，用于采用虚拟笔绘制基准图形，还用于采用虚拟笔绘制基准图形上的一点的运动轨迹；
参数获取模块(420)，用于在该运动轨迹的绘制过程中，获取基准图形在运动轨迹每个点上时的缩放尺寸；
调整模块(430)，用于使基准图形基于运动轨迹进行拉伸，并使基准图形基于所述缩放尺寸随拉伸过程的推进逐步缩放，从而形成立体图形。
7.根据权利要求6所述的虚拟画笔，其特征在于，参数获取模块(420)，用于确定基准图形的拉伸变化轴；计算运动轨迹在拉伸变化轴上的投影，计算运动轨迹上每个点到拉伸变化轴的距离，并将该距离确定为基准图形在该点上时的缩放尺寸；调整模块(430)用于使基准图形沿着拉伸变化轴的方向进行拉伸，并且其拉伸长度为其运动轨迹在拉伸变化轴上的投影长度。
8.根据权利要求6所述的虚拟画笔，其特征在于，画笔定位单元(200)还包括按钮和/或触摸屏和/或滚轮；参数获取模块(420)，用于根据按钮或触摸屏所获取的压力信息，和/或触摸屏所获取的滑动信息，和/或滚轮所获取的转动信息来对应调整所述缩放尺寸；调整模块(430)用于使基准图形沿着运动轨迹进行拉伸。
9.根据权利要求6所述的虚拟画笔，其特征在于，虚拟作画单元(400)还包括虚拟笔形状、虚拟调色盘。
10.根据权利要求9所述的虚拟画笔，其特征在于，虚拟笔形状为硬笔或软笔。
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