CN113542491A

CN113542491A - 一种基于陀螺仪及3d技术的摇签方法

Info

Publication number: CN113542491A
Application number: CN202110767560.XA
Authority: CN
Inventors: 佘志伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2021-10-22

Abstract

本发明公开了一种基于陀螺仪及3D技术的摇签方法，利用陀螺仪收集使用者对移动终端的操作，将摇签结果以概率形式出现，映射到特定的签棒上，使用3D技术模拟真实世界的物理摇签效果，经过一定时间的操作，签棒中的一个飞出签筒，得到摇签结果，或：若同时飞出多个签棒，判定抽签失败，重新开始。使用者操作移动设备，做出摆动、摇动、旋转等手势操作，摇签系统内的签筒和签棒能够实时跟跟随使用者的操作进行相应的运动，3D模型签棒模拟真实物理环境中的弹力、摩擦力重力以及惯性等作用，在一定的操作时间后能够实现一个或多个签棒飞出签筒，模拟出真实环境中摇签的功能和体验。

Description

一种基于陀螺仪及3D技术的摇签方法

技术领域

本发明涉及一种摇签方法，尤其涉及一种基于陀螺仪及3D技术的摇签方法。

背景技术

现有技术中，利用网络抽签等活动，仅限于使用者点击按钮，再进行二维动画展开，缺乏直观性，而且摇签过程与摇签人之间没有显著的关联性，已经不能满足人们的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于陀螺仪及3D技术的摇签方法，解决现有技术存在的缺憾。

本发明采用如下技术方案实现：

一种基于陀螺仪及3D技术的摇签方法，其特征在于，该摇签方法包括：利用陀螺仪收集使用者对移动终端的操作，将摇签结果以概率形式出现，映射到特定的签棒上，即：将概率百分比数转化为自然数数列S，其中每一个独立的数字记作N；使用3D技术模拟真实世界的物理摇签效果，经过一定时间的操作，签棒中的一个飞出签筒，得到摇签结果，或：同时飞出多个签棒，判定抽签失败，重新进行抽签。

进一步的，利用陀螺仪收集使用者对移动终端的操作，使用者的操作具体包括摆动、摇动和旋转，移动终端持续监听陀螺仪的数据，并记录x,y,z三个方向的加速度数据，实时响应使用者的操作信息。

进一步的，将摇签结果以概率形式出现，具体包括：出现结果可能性相同的基本事件，和/或具有不同概率权重的复合事件。

进一步的，使用3D技术模拟真实世界的物理摇签效果，并显示在设备屏幕上，对所有签棒进行标号，生成的签棒位置以及每一支签棒的初始Y轴角度采用伪随机算法进行调整，用于在签筒中均匀且随机的分布签棒，使结果不可预测和重现(反作弊)。

对3D模型使用物理碰撞算法，对3D模型的运动速度、方向进行控制，根据陀螺仪数据，将X轴、Y轴、Z轴三个方向的数据转换为对签筒模型的运动控制。

进一步的，利用陀螺仪收集使用者对移动终端的操作，监听频率大于每秒50帧。

进一步的，对3D模型使用物理碰撞算法的过程中，加入抖动过滤算法，用于消除陀螺仪噪声造成的抖动。

进一步的，移动终端包括手机和平板电脑。

本发明具备的有益技术效果是：使用者操作移动设备，做出摆动、摇动、旋转等手势操作，摇签系统内的签筒和签棒能够实时跟跟随使用者的操作进行相应的运动，3D模型签棒模拟真实物理环境中的弹力、摩擦力重力以及惯性等作用，在一定的操作时间后能够实现一个或多个签棒飞出签筒，模拟出真实环境中摇签的功能和体验。

附图说明

图1是移动终端的X、Y、Z轴的轴心坐标图。

图2是X、Y、Z坐标轴的示意图。

图3是根据陀螺仪数据将X、Y、Z轴的数据转换为对签筒模型的运动控制的示意图。

具体实施方式

通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本发明技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变和/或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本发明的技术方案所限定的保护范围。

本发明的核心思想是实现一种基于陀螺仪及3D技术的摇签方法，本发明的最优实施例是：摇签方法包括利用陀螺仪收集使用者对移动终端的操作，将摇签结果以概率形式出现，映射到特定的签棒上，即：将概率百分比数转化为自然数数列S，其中每一个独立的数字记作N；使用3D技术模拟真实世界的物理摇签效果，经过一定时间的操作，签棒中的一个或多个飞出签筒，得到摇签结果。

本方法可应用在各种移动终端设备中，包括手机和平板电脑。

在上述最优实施例的基础之上可以做出进一步的改进，得到一个新的实施例：利用陀螺仪收集使用者对移动终端的操作，使用者的操作具体包括摆动、摇动和旋转，移动终端持续监听陀螺仪的数据，并记录x,y,z三个方向的加速度数据，实时响应使用者的操作信息。

在上述最优实施例的基础之上可以做出进一步的改进，得到更多新的实施例：将摇签结果以概率形式出现，具体包括：出现结果的可能性相同的基本事件，和具有不同概率权重的复合事件。

1.利用陀螺仪收集使用者的对设备的操作(摆动、摇动、旋转等)

1.1启动摇签程序开始，持续监听设备陀螺仪数据，并记录x,y,z三个方向的加速度数据。其中x、y、z轴的轴心如图1所示。

1.2为了能够达成实时响应的特性，监听频率应当大于一定频率，如每秒50帧，记作f。概率映射用于将以概率形式出现的结果，映射到特定数量签棒，即将概率百分比数，转化为自然数数列S,其中每一个独立的数字记作N。分两种情况：

1)一一对应型：出现结果的可能性相同的基本事件：转换方式为S＝{1×a,…,n×a}即每个不同数字重复a次，a为正整数。

例如：考试抽题,每一题对应一个结果，若此时共有10题，可令a为5，S＝{1,1,1,1,1,2,2…10,10,10,10,10})

*此类型等同于所有结果概率均等，即百各个结果概率均为1/n；a的取值应使a*n在50-100为宜(这样较为符合摇签数量惯常认知)。

2)百分比概率型：具有不同概率权重的复合事件：此时转换方式为S＝{n×[Pn*100]}其中Pn是第n种结果所对应的概率，[Pn*100]即为该概率去除小数位后的整数，25.5％即转换25，0.5％转换为0。(如，某抽奖活动，分别有大奖10％，普通奖25％，未中奖65％，则S应为{1,1,1...1,2,2,2…2,3,3,3,…3}10个1，25个2，65个3)。

数列S中的数字即对应最终结果(如1代表第一种结果，2代表第二种结果以此类推)，每个数字重复次数，可以当作概率权重。

在本实施例中，概率映射适用于结果总数小于等于最终映射后集合总数量，且本发明目的是为了模拟真实摇签，总签数不适宜超过200，即最终结果总数应小于等于200。即不适用于大规模选拔、限定活动，如机动车摇号。

3：使用3D技术模拟真实世界的物理摇签效果，呈现签筒、签棒，并根据步骤1中陀螺仪数据模拟真实世界的物理效果，进行实时响应，并显示在设备屏幕上，

3.1建立签筒、签棒3D模型，并按一定数量Total显示在设备屏蔽中，例如：一个签筒、50根签棒、签棒数量与S数列的元素总数一致，签棒放置于签筒之中。

3.2对所有签棒进行标号，设定签棒的总数为Total，将Total根签根分别标号1-Total，此处签的数量与S数列的元素总数保持一致，即：S有50个元素则生成50根签棒，S有100个元素则生成100根签棒，标号与元素次序一一对应，此处的标号记为id。

生成的签棒位置以及每一支签棒的初始Y轴角度采用伪随机算法进行调整，用于在签筒中均匀且随机的分布签棒，使结果不可预测和重现(反作弊)。

基础的随机算法使用计算机系统通用浮点数伪随机算法，生成一个0-1之间的任意浮点数，记作frandom()，随机方向基于frandom()，若结果大于0.5则为1，反之为-1，用于确定在任意坐标轴的随机方向，记作srandom()。此时，某一特定签的位置Pn(Xn,Yn,Zn)和Y轴角度Ry为：

(XYZ三轴坐标系如图2所示，桶内壁高度记作H，筒内底部半径记作r，筒内底部圆心位置为P0(X＝0,Y＝0,Z＝0)，签棒竖直状态下高度记作h，宽边最大宽度记作MaxW，最小边宽度记作MinW,签棒的轴心为H/2,MaxW/2,MinW/2即竖直状态下，同轴包裹立方体的三轴中心位置)

Xn＝(r–MaxW)*frandom()*srandom()

Zn＝sqrt((r-MaxW)2–(Xn)2)*frandom()*srandom()

通过以上算法可约束签棒均处于筒内部，即Xn,Zn坐标离筒内底面圆心距离小于r-MaxW

Yn＝h/2+C

通过大于0的常数C给予签棒初始高度，C<H+h/2

Pn＝(Xn,Yn,Zn)

3.3对3D模型使用物理碰撞算法，即应用经典物理学中的碰撞、摩擦、自由落体等物理规则，对3D模型的运动速度、方向进行控制，该物理算法应用3D技术物理引擎中的基础算法，包括：刚体碰撞、刚体摩擦、自由落体等。

3.4利用陀螺仪收集使用者对移动终端的操作，监听频率大于每秒50帧，根据陀螺仪数据，将X轴、Y轴、Z轴三个方向的数据转换为对签筒模型的运动控制。例如向左摇手机，手机内的签筒向左运动，由于在步骤3.3中已经采用物理碰撞算法，3D签棒受到模拟重力以及签筒运动的力作用，做出相应向左倾倒的运动，如图3所示。该部分转换算法中，在任意方向上的角度变化R＝(a/f)*C/PI(deg),其中通过常数C控制响应灵敏度以及统一不同设备、3D引擎在速度计量上的差异。

3.4.1转换陀螺仪数据时，可以考虑加入性能较高的抖动过滤算法用于规避陀螺仪噪声造成的抖动。过滤算法应用说明：使陀螺仪硬件所获取的数据精度在应用于3D签棒之前，先进行过滤算法，后将应用算法后的数值应用于3.3中的角度变化公式中。中位值滤波算法、算术平均算法都是运算量较小的算法，适合本技术实时过滤。

4：经过一定时间和使用者操作，3D签棒中的一个或多个签棒飞出签筒，得到摇签结果。

从动作开始持续检测所有签棒是否飞出，该检测方法以签筒为圆柱体，检测签棒中心位置是否大于签筒半径，同时高度是否低于签筒底面高度，即判断签棒飞出，进行结果判定。

概率分布和结果判定:在签棒飞出签筒后，若飞出单独一支，则结果应取该3.2中签棒id在集合S中N所表示的结果。(例如id是15时，找出S中，第15项所对应的结果)其概率为必然发生。若同时飞出多个签棒，判定抽签挫败，应当重新开始。

当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种基于陀螺仪及3D技术的摇签方法，其特征在于，该摇签方法包括：利用陀螺仪收集使用者对移动终端的操作，将摇签结果以概率形式出现，映射到特定的签棒上，使用3D技术模拟真实世界的物理摇签效果，签棒中的一个飞出签筒，得到摇签结果，或：同时飞出多个签棒，判定抽签失败，重新进行抽签。

2.根据权利要求1所述的基于陀螺仪及3D技术的摇签方法，其特征在于，利用陀螺仪收集使用者对移动终端的操作，使用者的操作具体包括摆动、摇动和旋转，移动终端持续监听陀螺仪的数据，并记录x,y,z三个方向的加速度数据。

3.根据权利要求1所述的基于陀螺仪及3D技术的摇签方法，其特征在于，将摇签结果以概率形式出现，具体包括：出现结果可能性相同的基本事件，和/或具有不同概率权重的复合事件。

4.根据权利要求1所述的基于陀螺仪及3D技术的摇签方法，其特征在于，使用3D技术模拟真实世界的物理摇签效果，并显示在设备屏幕上，对所有签棒进行标号，生成的签棒位置以及每一支签棒的初始Y轴角度采用伪随机算法进行调整；

5.根据权利要求2所述的基于陀螺仪及3D技术的摇签方法，其特征在于，利用陀螺仪收集使用者对移动终端的操作，监听频率大于每秒50帧。

6.根据权利要求4所述的利用陀螺仪收集使用者对移动终端的操作，其特征在于，对3D模型使用物理碰撞算法的过程中，加入抖动过滤算法，用于消除陀螺仪噪声造成的抖动。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的利用陀螺仪收集使用者对移动终端的操作，其特征在于，移动终端包括手机和平板电脑。