CN111957034A

CN111957034A - 一种手柄保护方法、系统及vr设备

Info

Publication number: CN111957034A
Application number: CN202011115277.0A
Authority: CN
Inventors: 李忠波; 姜滨; 迟小羽
Original assignee: Goertek Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Goertek Techology Co Ltd
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2040-10-19
Also published as: CN111957034B

Abstract

本发明公开了一种手柄保护方法、系统及VR设备，获取待体验用户的手臂长度；以头戴设备为中心，根据用户手臂长度建立安全虚拟空间；当检测到外部真实物体进入安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作。可见，本申请根据待体验用户的手臂长度为待体验用户创建安全虚拟空间，当外部真实物体进入到安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作，以提醒用户注意外部真实物体，从而避免待体验用户与外部真实物体发生碰撞，造成不必要的损失。而且，此方法可根据多个用户的不同手臂长度对应创建不同大小的安全虚拟空间，用户体验效果较好。

Description

一种手柄保护方法、系统及VR设备

技术领域

本发明涉及VR技术领域，特别是涉及一种手柄保护方法、系统及VR设备。

背景技术

VR（Virtual Reality，虚拟现实）设备包括HMD（Head Mount Display，头戴显示器）和控制手柄（Controller），用户在体验VR设备时，头上佩戴有头戴显示器，手上握有控制手柄进行操作。目前，VR设备逐渐向一体化、小型化、轻便化方向发展，使得用户可在任何场所内进行体验，完全摆脱了早期VR设备需要带着长线缆在固定的场所内进行体验的状况。但是，当用户在书房、卧室等小型空间内体验VR设备时，尤其对于新用户来讲，会不自觉地出现一些大幅度的肢体动作，比如手臂大幅度摆动、坐着挥动控制手柄等，这样可能会导致手柄不小心碰撞到墙壁、书架、桌椅，甚至是周围的人，轻者可能会导致设备损坏，重者可能会使人受伤、物品受损。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种手柄保护方法、系统及VR设备，避免了待体验用户与外部真实物体发生碰撞，造成不必要的损失；而且，此方法可根据多个用户的不同手臂长度对应创建不同大小的安全虚拟空间，用户体验效果较好。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种手柄保护方法，包括：

获取待体验用户的手臂长度；

以头戴设备为中心，根据用户手臂长度建立安全虚拟空间；

当检测到外部真实物体进入所述安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作。

优选地，

所述获取待体验用户的手臂长度的过程，包括：

在所述待体验用户手握控制手柄向前平行伸直时，获取头戴设备与所述控制手柄之间的直线距离X；

在所述待体验用户手握所述控制手柄平行收回至用户肩部时，获取头戴设备与所述控制手柄之间的直线距离Z；

根据

得到所述待体验用户的手臂长度Y。

优选地，

所述当检测到外部真实物体进入所述安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作的过程，包括：

获取头戴设备左侧与外部真实物体的直线距离L；

判断所述直线距离L是否小于所述安全虚拟空间为所述待体验用户的左侧预留的安全距离；

若是，则进行碰撞风险防护操作。

优选地，

所述当检测到外部真实物体进入所述安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作的过程，还包括：

获取头戴设备右侧与外部真实物体的直线距离R；

判断所述直线距离R是否小于所述安全虚拟空间为所述待体验用户的右侧预留的安全距离；

若是，则进行碰撞风险防护操作。

优选地，

获取头戴设备顶部与外部真实物体的直线距离H；

判断所述直线距离H是否小于所述安全虚拟空间为所述待体验用户的上方预留的安全距离；

若是，则进行碰撞风险防护操作。

优选地，所述当检测到外部真实物体进入所述安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作的过程，包括：

预先设置外部真实物体进入所述安全虚拟空间的最大进入距离与风险等级之间的对应关系；其中，越大的进入距离对应越高的风险等级；

根据头戴设备不同侧与外部真实物体的直线距离，及所述安全虚拟空间在头戴设备不同侧预留的安全距离，计算得到外部真实物体进入所述安全虚拟空间的最大进入距离；

根据所述对应关系确定与所述最大进入距离对应的目标风险等级，并按照所述目标风险等级对应的安全防护策略进行安全防护操作。

优选地，所述风险等级包括低风险等级和高风险等级两个等级；

相应的，按照低风险等级对应的安全防护策略进行安全防护操作的过程，包括：

进行报警操作，以提醒所述待体验用户在所述安全虚拟空间内存在外部真实物体；

按照高风险等级对应的安全防护策略进行安全防护操作的过程，包括：

进行持续报警操作，并直接断开VR设备的头戴显示器与控制手柄的连接。

优选地，所述以头戴设备为中心，根据用户手臂长度建立安全虚拟空间的过程，包括：

以头戴设备为中心，根据用户手臂长度建立长度至少为2*手臂长度、宽度至少为1*手臂长度、高度至少为3*手臂长度的长方体安全虚拟空间。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种手柄保护系统，包括：

长度获取模块，用于获取待体验用户的手臂长度；

空间创建模块，用于以头戴设备为中心，根据用户手臂长度建立安全虚拟空间；

碰撞提示模块，用于当检测到外部真实物体进入所述安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种VR设备，包括头戴显示器、控制手柄及控制器；其中，所述控制器用于在执行自身所存储的计算机程序时实现上述任一种手柄保护方法的步骤。

本发明提供了一种手柄保护方法，获取待体验用户的手臂长度；以头戴设备为中心，根据用户手臂长度建立安全虚拟空间；当检测到外部真实物体进入安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作。可见，本申请根据待体验用户的手臂长度为待体验用户创建安全虚拟空间，当外部真实物体进入到安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作，以提醒用户注意外部真实物体，从而避免待体验用户与外部真实物体发生碰撞，造成不必要的损失。而且，此方法可根据多个用户的不同手臂长度对应创建不同大小的安全虚拟空间，用户体验效果较好。

本发明还提供了一种手柄保护系统及VR设备，与上述安全使用方法具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例提供的一种手柄保护方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种VR设备的检测元件安装示意图；

图3为本发明实施例提供的一种VR设备的第一检测元件的检测原理图；

图4为本发明实施例提供的一种VR设备的第二检测元件的检测原理图；

图5为本发明实施例提供的一种VR设备为待体验用户创建的安全虚拟空间结构图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种手柄保护方法、系统及VR设备，避免了待体验用户与外部真实物体发生碰撞，造成不必要的损失；而且，此方法可根据多个用户的不同手臂长度对应创建不同大小的安全虚拟空间，用户体验效果较好。

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做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。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种手柄保护方法的流程图。

该手柄保护方法包括：

步骤S1：获取待体验用户的手臂长度。

具体地，考虑到用户在体验VR设备的过程中会不自觉地出现一些大幅度的肢体动作，比如手臂大幅度摆动、坐着挥动控制手柄等，可能会导致控制手柄不小心碰撞到外部真实物体而造成不必要的损失，所以本申请有必要提高VR设备的使用安全性。与此同时，还考虑到以用户为中心，用户所能活动的最大范围基本取决于用户手臂的长度，所以本申请首先获取待体验用户的手臂长度，以为后续为待体验用户创建安全虚拟空间提供依据。

步骤S2：以头戴设备为中心，根据用户手臂长度建立安全虚拟空间。

具体地，在获取待体验用户的手臂长度之后，本申请可根据待体验用户的手臂长度为待体验用户创建安全虚拟空间，可以理解的是，安全虚拟空间理论上是以待体验用户为中心，即以头戴设备为中心，为待体验用户提供其所能活动的最大安全区域。也就是说，在为待体验用户创建的安全虚拟空间内，如果没有外部真实物体进入，用户可尽情畅玩VR设备，不会与外部真实物体发生碰撞，从而避免造成不必要的损失，提高了VR设备的使用安全性。

步骤S3：当检测到外部真实物体进入安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作。

具体地，当待体验用户产生位置移动时，为待体验用户创建的以头戴设备为中心的安全虚拟空间也随之移动，此时可能会有外部真实物体进入到安全虚拟空间中，存在碰撞风险，所以本申请实时检测外部真实物体是否进入到安全虚拟空间中；若检测外部真实物体进入到安全虚拟空间中，说明当前存在碰撞风险，则进行碰撞风险防护操作，如进行碰撞风险提示，以提醒用户注意外部真实物体，从而避免待体验用户与外部真实物体发生碰撞；若未检测外部真实物体进入到安全虚拟空间中，说明当前不存在碰撞风险，则无需进行碰撞风险防护操作，此情况下用户可安心畅玩VR设备，用户体验效果较好。

需要说明的是，不同用户的手臂长度可能有所不同，本申请根据不同待体验用户的手臂长度对应创建不同大小的安全虚拟空间，适用性较强。

在上述实施例的基础上：

请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种VR设备的检测元件安装示意图。

作为一种可选的实施例，

获取待体验用户的手臂长度的过程，包括：

在待体验用户手握控制手柄向前平行伸直时，获取头戴设备与控制手柄之间的直线距离X；

在待体验用户手握控制手柄平行收回至用户肩部时，获取头戴设备件与控制手柄之间的直线距离Z；

根据

得到待体验用户的手臂长度Y。

具体地，VR设备包括头戴显示器和控制手柄，基于二者获取待体验用户的手臂长度的操作的过程为：1）待体验用户头上佩戴头戴显示器，手握控制手柄向前平行伸直，获取头戴显示器与控制手柄之间的直线距离X。2）基于步骤1，待体验用户手握控制手柄平行收回至用户肩部，获取头戴显示器与控制手柄之间的直线距离Z。3）可以理解的是，待体验用户的手臂长度、直线距离Z、直线距离X大致构成直角三角形，待体验用户的手臂长度和直线距离Z可等同于直角三角形的两个直角边，直线距离X可等同于直角三角形的斜边，所以可根据直角三角形的勾股定理计算出待体验用户的手臂长度Y：

。

更具体地，本申请可在头戴显示器的正面设有第一检测元件（TC1），第一检测元件可检测自身与控制手柄之间的直线距离；且在头戴显示器的底面设有第二检测元件（TC2），第二检测元件同样可检测自身与控制手柄之间的直线距离。基于此，在待体验用户畅玩VR设备之前，本申请需先基于第一检测元件和第二检测元件进行获取待体验用户的手臂长度的操作，以为待体验用户创建安全虚拟空间。

基于第一检测元件和第二检测元件进行获取待体验用户的手臂长度的操作的过程具体为：1）待体验用户头上佩戴头戴显示器，手握控制手柄平行伸直，此情况下利用头戴显示器上的第一检测元件获取第一检测元件与控制手柄之间的直线距离，即头戴显示器与控制手柄之间的直线距离X，如图3所示。2）基于步骤1，待体验用户手握控制手柄平行收回至用户肩部，，此情况下利用头戴显示器上的第二检测元件获取第二检测元件与控制手柄之间的直线距离，即头戴显示器与控制手柄之间的直线距离Z，如图4所示。3）根据直角三角形的勾股定理计算出待体验用户的手臂长度Y：

。

需要说明的是，本申请可在计算出待体验用户的手臂长度之后对其进行存储，以便于待体验用户下回体验VR设备时无需再次配合设备完成手臂长度的获取，直接体验VR设备即可，除非更换新的待体验用户，需重新配合设备完成手臂长度的获取。

作为一种可选的实施例，

当检测到外部真实物体进入安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作的过程，包括：

获取头戴设备左侧与外部真实物体的直线距离L；

判断直线距离L是否小于安全虚拟空间为待体验用户的左侧预留的安全距离；

若是，则进行碰撞风险防护操作。

具体地，在待体验用户体验VR设备时，本申请获取头戴设备左侧与外部真实物体的直线距离L，具体可在头戴显示器的左侧设有用于检测自身与外部真实物体之间的直线距离的第三检测元件（TC3），从而利用第三检测元件实时获取头戴显示器左侧与外部真实物体的直线距离L，目的是通过将直线距离L与安全虚拟空间为待体验用户的左侧预留的安全距离L’进行比较，来判断位于待体验用户左侧的外部真实物体是否进入到安全虚拟空间中。若直线距离L小于安全距离L’，说明待体验用户左侧的外部真实物体进入到安全虚拟空间中，存在碰撞风险，则进行碰撞风险防护操作，具体可进行左侧碰撞风险提示，以提醒用户注意左侧的外部真实物体，从而避免待体验用户与外部真实物体发生碰撞；若直线距离L不小于安全距离L’，说明待体验用户左侧的外部真实物体未进入到安全虚拟空间中，左侧不存在碰撞风险，则无需进行左侧碰撞风险提示。

作为一种可选的实施例，

当检测到外部真实物体进入安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作的过程，还包括：

获取头戴设备右侧与外部真实物体的直线距离R；

判断直线距离R是否小于安全虚拟空间为待体验用户的右侧预留的安全距离；

若是，则进行碰撞风险防护操作。

具体地，在待体验用户体验VR设备时，本申请获取头戴设备右侧与外部真实物体的直线距离R，具体可在头戴显示器的右侧设有用于检测自身与外部真实物体之间的直线距离的第四检测元件（TC4），从而利用第四检测元件实时获取头戴显示器右侧与外部真实物体的直线距离R，目的是通过将直线距离R与安全虚拟空间为待体验用户的右侧预留的安全距离R’进行比较，来判断位于待体验用户右侧的外部真实物体是否进入到安全虚拟空间中。若直线距离R小于安全距离R’，说明待体验用户右侧的外部真实物体进入到安全虚拟空间中，存在碰撞风险，则进行碰撞风险防护操作，具体可进行右侧碰撞风险提示，以提醒用户注意右侧的外部真实物体，从而避免待体验用户与外部真实物体发生碰撞；若直线距离R不小于安全距离R’，说明待体验用户右侧的外部真实物体未进入到安全虚拟空间中，右侧不存在碰撞风险，则不进行右侧碰撞风险提示。

作为一种可选的实施例，

获取头戴设备顶部与外部真实物体的直线距离H；

判断直线距离H是否小于安全虚拟空间为待体验用户的上方预留的安全距离；

若是，则进行碰撞风险防护操作。

具体地，在待体验用户体验VR设备时，本申请获取头戴设备顶部与外部真实物体的直线距离H，具体可在头戴显示器的顶部设有用于检测自身与外部真实物体之间的直线距离的第五检测元件（TC5），从而利用第五检测元件实时获取头戴显示器顶部与外部真实物体的直线距离H，目的是通过将直线距离H与安全虚拟空间为待体验用户的上方预留的安全距离H’进行比较，来判断位于待体验用户上方的外部真实物体是否进入到安全虚拟空间中。若直线距离H小于安全距离H’，说明待体验用户上方的外部真实物体进入到安全虚拟空间中，存在碰撞风险，则进行碰撞风险防护操作，具体可进行上方碰撞风险提示，以提醒用户注意上方的外部真实物体，从而避免待体验用户与外部真实物体发生碰撞；若直线距离H不小于安全距离H’，说明待体验用户上方的外部真实物体未进入到安全虚拟空间中，上方不存在碰撞风险，则不进行上方碰撞风险提示。

此外，本申请的头戴显示器上安装的5个检测元件均可选用但不仅限于TOF（Timeof flight，飞行时间）Camera，本申请在此不做特别地限定。

作为一种可选的实施例，当检测到外部真实物体进入安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作的过程，包括：

预先设置外部真实物体进入安全虚拟空间的最大进入距离与风险等级之间的对应关系；其中，越大的进入距离对应越高的风险等级；

根据头戴设备不同侧与外部真实物体的直线距离，及安全虚拟空间在头戴设备不同侧预留的安全距离，计算得到外部真实物体进入安全虚拟空间的最大进入距离；

根据对应关系确定与最大进入距离对应的目标风险等级，并按照目标风险等级对应的安全防护策略进行安全防护操作。

进一步地，考虑到外部真实物体进入安全虚拟空间越多，出现碰撞的可能性越大，所以本申请提前设置外部真实物体进入安全虚拟空间的最大进入距离与风险等级之间的对应关系，可以理解的是，越大的进入距离对应越高的风险等级。基于此，本申请在获取头戴设备不同侧（左侧、右侧、顶部）与外部真实物体的直线距离时，根据头戴设备不同侧与外部真实物体的直线距离，及安全虚拟空间在头戴设备不同侧预留的安全距离，计算得到外部真实物体进入安全虚拟空间的最大进入距离，具体是在头戴设备的某一侧，外部真实物体进入安全虚拟空间的实际进入距离=安全虚拟空间在头戴设备的此侧预留的安全距离－头戴设备此侧与外部真实物体的直线距离，则在头戴设备的不同侧，外部真实物体进入安全虚拟空间的实际进入距离中的最大值为外部真实物体进入安全虚拟空间的最大进入距离，然后根据提前设置的对应关系确定与外部真实物体的最大进入距离对应的目标风险等级，目的是按照目标风险等级对应的安全防护策略进行安全防护操作，提高VR设备使用的安全性。

作为一种可选的实施例，风险等级包括低风险等级和高风险等级两个等级；

进行报警操作，以提醒待体验用户在安全虚拟空间内存在外部真实物体；

具体地，本申请的风险等级可具体划分为低风险等级和高风险等级两个等级，比如外部真实物体进入安全虚拟空间的进入距离在0~20cm范围内时，对应低风险等级；在进入距离＞20cm时，对应高风险等级。当然，本申请还可设置其它进入距离与风险等级之间的对应关系，本申请在此不做特别地限定。

基于此，低风险等级对应的安全防护策略为：进行报警操作（如播放提示音），以提醒当前体验的用户在安全虚拟空间内存在外部真实物体。高风险等级对应的安全防护策略为：进行持续报警操作（如持续10s播放警示音），并直接断开头戴显示器与控制手柄的连接，即直接结束当前体验的用户的体验项目，从而保护设备及用户安全。

作为一种可选的实施例，以头戴设备为中心，根据用户手臂长度建立安全虚拟空间的过程，包括：

具体地，考虑到以用户为中心，用户向左侧挥动控制手柄的最大距离为一个手臂长度（dataY），用户向右侧挥动控制手柄的最大距离也为一个手臂长度，用户向前方挥动控制手柄的最大距离也为一个手臂长度，用户向上方挥动控制手柄的最大距离为在用户身高基础上的一个手臂长度（用户身高可等效为两个手臂长度，即用户向上方挥动控制手柄的最大距离为三个手臂长度），所以本申请为待体验用户创建的安全虚拟空间以头戴设备为中心，其长度至少为2*手臂长度、宽度至少为1*手臂长度、高度至少为3*手臂长度，如图5所示，保证用户能够活动的最大区域。

本申请还提供了一种手柄保护系统，包括：

长度获取模块，用于获取待体验用户的手臂长度；

碰撞提示模块，用于当检测到外部真实物体进入安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作。

本申请提供的手柄保护系统的介绍请参考上述手柄保护方法的实施例，本申请在此不再赘述。

本申请还提供了一种VR设备，包括头戴显示器、控制手柄、控制器；其中，控制器用于在执行自身所存储的计算机程序时实现上述任一种手柄保护方法的步骤。

具体地，VR设备的控制器可内嵌于控制手柄中，也可内嵌于头戴显示器中，本申请在此不做特别地限定。

本申请提供的VR设备的介绍请参考上述手柄保护方法的实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种手柄保护方法，其特征在于，包括：

获取待体验用户的手臂长度；

以头戴设备为中心，根据用户手臂长度建立安全虚拟空间；

2.如权利要求1所述的手柄保护方法，其特征在于，

所述获取待体验用户的手臂长度的过程，包括：

根据

得到所述待体验用户的手臂长度Y。

3.如权利要求1所述的手柄保护方法，其特征在于，

获取头戴设备左侧与外部真实物体的直线距离L；

若是，则进行碰撞风险防护操作。

4.如权利要求1所述的手柄保护方法，其特征在于，

获取头戴设备右侧与外部真实物体的直线距离R；

若是，则进行碰撞风险防护操作。

5.如权利要求1所述的手柄保护方法，其特征在于，

获取头戴设备顶部与外部真实物体的直线距离H；

若是，则进行碰撞风险防护操作。

6.如权利要求3-5任一项所述的手柄保护方法，其特征在于，所述当检测到外部真实物体进入所述安全虚拟空间时，进行碰撞风险防护操作的过程，包括：

7.如权利要求6所述的手柄保护方法，其特征在于，所述风险等级包括低风险等级和高风险等级两个等级；

8.如权利要求1所述的手柄保护方法，其特征在于，所述以头戴设备为中心，根据用户手臂长度建立安全虚拟空间的过程，包括：

9.一种手柄保护系统，其特征在于，包括：

长度获取模块，用于获取待体验用户的手臂长度；

10.一种VR设备，其特征在于，包括头戴显示器、控制手柄及控制器；其中，所述控制器用于在执行自身所存储的计算机程序时实现如权利要求1-8任一项所述的手柄保护方法的步骤。