CN115690374B - 一种基于模型边缘射线检测的交互方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于模型边缘射线检测的交互方法、装置及设备，方法包括：分别从目标物体和虚拟物体的轮廓碰撞体上选取轮廓点；使视觉相机发射出若干射线，若干射线对应穿过虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点，形成边缘射线集群；检测目标物体与边缘射线集群的交合状态；当边缘射线集群中的射线对应穿过所述目标物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点时，判定目标物体与所述虚拟物体处于视觉重合状态。本发明创造性的提成了用于3D物体之间视觉重合判定的模型边缘射线检测方案，并直接在检测到目标物体与虚拟物体处于视觉重合状态时就会直接触发对应的重合交互动作，不需要用户旋转视角和调整物体位置，极大提升了交互效率和交互体验。

Description

一种基于模型边缘射线检测的交互方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及模型交互技术领域，特别涉及一种基于模型边缘射线检测的交互方法、装置及设备。

背景技术

为了降低模拟训练和教学的成本，越来越多的企业开始研发基于3D建模的虚拟科普、实训系统，即在3D开发软件中构建仿真模型，并通过制定相应的仿真交互流程，使得用户可以在3D开发软件中按照相应的仿真交互流程提示来对3D仿真模型进行操作，从而达到对该仿真模型的科普、实训效果。

在类似科普、实训交互当中，通常会遇到需要将仿真模型从A位置移动到B位置的移动交互场景，此时通常会在B位置预显示与仿真模型一模一样的虚拟模型，当仿真模型与该虚拟模型重合时，会判定仿真模型已经从A位置拖拽到B位置，从而执行相应的交互操作。

然而，由于用户对仿真模型进行拖拽是处于2D操作界面下，相当于需要在2D视角下拖拽一个3D物体和另一个三轴不同平面上的3D物体进行重合交互，此时需要用户不断的旋转视角和调整物体位置才能完成两个3D物体的重合交互动作，这种交互效率低、体验感差。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种基于模型边缘射线检测的交互方法、装置及设备，以解决背景技术当中的至少一技术问题。

根据本发明实施例的一种基于模型边缘射线检测的交互方法，应用于目标物体与虚拟物体之间的移动交互当中，所述方法包括：

根据所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓信息，分别构建所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体；

分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上按预设规则选取若干轮廓点；

使视觉相机发射出若干射线，若干所述射线对应穿过所述虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点，形成边缘射线集群；

当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体与所述边缘射线集群的交合状态；

当所述边缘射线集群中的射线对应穿过所述目标物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点时，判定所述目标物体与所述虚拟物体处于视觉重合状态，则触发所述目标物体与所述虚拟物体重合对应的交互动作。

另外，根据本发明上述实施例的一种基于模型边缘射线检测的交互方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，根据所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓信息，分别构建所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体的步骤包括：

根据所述目标物体的轮廓信息，构建包裹所述目标物体的轮廓的目标长方体，所述目标物体的临界轮廓点位于所述目标长方体的表面上，得到所述目标物体的轮廓碰撞体；

根据所述虚拟物体的轮廓信息，构建包裹所述虚拟物体的轮廓的虚拟长方体，所述虚拟物体的临界轮廓点位于所述虚拟长方体的表面上，得到所述虚拟物体的轮廓碰撞体。

进一步地，分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上按预设规则选取若干轮廓点的步骤包括：

分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体的每条轮廓边上选取若干轮廓点，所述轮廓点包括端点和预设等分点。

进一步地，分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体的每条轮廓边上选取若干轮廓点的步骤包括：

分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体的每条轮廓边上选取端点和预设等分点，以对应选取若干轮廓点。

进一步地，分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上按预设规则选取若干轮廓点的步骤之后，还包括：

分别对所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上选取的轮廓点进行编号，所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上的相同轮廓点编号相同，并至少记录所述虚拟物体的轮廓碰撞体上选取的轮廓点的坐标。

进一步地，使视觉相机发射出若干射线，若干所述射线对应穿过所述虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点的步骤包括：

以所述视觉相机的坐标为原点，并以所述虚拟物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点的坐标为每条射线上的参考点，控制所述视觉相机发射出若干所述射线，所述射线按其穿过的轮廓点的编号进行编号。

进一步地，当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体与所述边缘射线集群的交合状态的步骤包括：

当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点是否与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合；

若所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点均与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合，则判定所述目标物体与所述虚拟物体处于视觉重合状态。

进一步地，当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点是否与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合的步骤包括：

当开始将所述目标物体移向所述虚拟物体时，在所述目标物体的轮廓碰撞体上以选取的轮廓点为球心、并以第一阈值为半径生成碰撞球体，每个轮廓点对应生成一个碰撞球体；

当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体与所述虚拟物体的轮廓碰撞体的交叠体积比，若所述交叠体积比大于比值阈值，则将所述碰撞球体的半径降低为第二阈值；

检测所述目标物体的轮廓碰撞体上的各碰撞球体是否均被所述边缘射线集群中对应编号的射线穿过；

若检测结果为是，则判定所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点均与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合；

其中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体与所述虚拟物体的轮廓碰撞体的交叠体积比的步骤包括：

分别获取所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体在同一水平底面的水平投影，将所述目标物体和所述虚拟物体的水平投影进行交集运算，确定水平投影交叠面积；

根据所述水平投影交叠面积和轮廓碰撞体的高度，计算出交叠体积，并根据所述交叠体积和所述目标物体的轮廓碰撞体的比值，确定所述交叠体积比。

根据本发明实施例的一种基于模型边缘射线检测的交互装置，应用于目标物体与虚拟物体之间的移动交互当中，所述装置包括：

轮廓处理模块，用于根据所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓信息，分别构建所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体；

特征选取模块，用于分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上按预设规则选取若干轮廓点；

射线控制模块，用于使视觉相机发射出若干射线，若干所述射线对应穿过所述虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点，形成边缘射线集群；

移动监测模块，用于当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体与所述边缘射线集群的交合状态；

重合交互模块，用于当所述边缘射线集群中的射线对应穿过所述目标物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点时，判定所述目标物体与所述虚拟物体处于视觉重合状态，则触发所述目标物体与所述虚拟物体重合对应的交互动作。

本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的基于模型边缘射线检测的交互方法。

本发明还提出一种基于模型边缘射线检测的交互设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述的基于模型边缘射线检测的交互方法。

与现有技术相比：通过分别构建目标物体和虚拟物体的轮廓碰撞体，并从轮廓碰撞体上选取若干轮廓点，然后让视觉相机发射出若干射线，使若干射线对应穿过虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点，然后在将目标物体移向虚拟物体的过程当中，不断监测目标物体与射线的交合状态，当若干射线同时也对应穿过目标物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点时，就判定目标物体与虚拟物体处于视觉重合状态，因此本发明创造性的提成了用于3D物体之间视觉重合判定的模型边缘射线检测方案，并直接在检测到目标物体与虚拟物体处于视觉重合状态时就会直接触发对应的重合交互动作，不需要用户旋转视角和调整物体位置，极大提升了交互效率和交互体验。

附图说明

图1为本发明实施例一中的基于模型边缘射线检测的交互方法的流程图；

图2为本发明实施例四中的基于模型边缘射线检测的交互装置的结构示意图；

图3为本发明实施例五中的基于模型边缘射线检测的交互设备的结构示意图。

以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

请参阅图1，所示为本发明实施例一中的基于模型边缘射线检测的交互方法，应用于Unity等3D开发软件中的目标物体与虚拟物体之间的移动交互当中，其中目标物体与虚拟物体能够完全重合，换句话说，虚拟物体就相当于是目标物体的复制品、并虚拟显示在目标物体的下一个位置点，以指引用户移动目标物体，所述方法具体包括步骤S01-步骤S05。

步骤S01，根据所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓信息，分别构建所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体。

在具体实施时，轮廓信息具体可以是轮廓点坐标集合，根据轮廓信息能够对应确定目标物体和虚拟物体的轮廓，然后再基于目标物体和虚拟物体的轮廓分别构建目标物体和虚拟物体的轮廓碰撞体，其中轮廓碰撞体需要完全包裹住目标物体或虚拟物体，轮廓碰撞体的形状不限，例如可以为棱柱体、棱锥体、球体、或椭球体等。

步骤S02，分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上按预设规则选取若干轮廓点。

其中，所述预设规则可以根据轮廓碰撞体的形状来进行调整，例如当为棱柱体或棱锥体时，可以从每条棱边上获取轮廓点。当为球体或椭球体时，可以从若干条母线上获取轮廓点。

步骤S03，使视觉相机发射出若干射线，若干所述射线对应穿过所述虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点，形成边缘射线集群。

其中，视觉相机是3D开发软件中用于对3D仿真模型进行投影渲染的虚拟相机，类似于渲染光源。在选取轮廓点之后，可以让视觉相机发射出若干射线，并让若干射线对应穿过虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点，每个轮廓点对应一条射线，形成边缘射线集群。

步骤S04，当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体与所述边缘射线集群的交合状态。

步骤S05，当所述边缘射线集群中的射线对应穿过所述目标物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点时，判定所述目标物体与所述虚拟物体处于视觉重合状态，则触发所述目标物体与所述虚拟物体重合对应的交互动作。

也即，在用户拖拽目标物体的过程当中，会不断监测目标物体与边缘射线集群的交合状态，具体是监测目标物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点与边缘射线集群中的各线性的对应重合状态，若边缘射线集群中的各射线都穿过目标物体的轮廓碰撞体上的对应轮廓点时，则代表目标物体与虚拟物体处于2D视角下的视觉重合状态，此时就会直接触发目标物体与虚拟物体重合对应的交互动作，例如触发进入下一步交互指令。也因此，在本实施例当中，只有目标物体与虚拟物体处于2D视角下的视觉重合就可以触发对应的交互动作，而无需在3D视角下全局重合才触发对应的交互动作，从而在执行移动重合交互动作时，用户不需要旋转视角和调整物体位置，就能够完成重合交互动作。

综上，本发明上述实施例当中的基于模型边缘射线检测的交互方法，通过分别构建目标物体和虚拟物体的轮廓碰撞体，并从轮廓碰撞体上选取若干轮廓点，然后让视觉相机发射出若干射线，使若干射线对应穿过虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点，然后在将目标物体移向虚拟物体的过程当中，不断监测目标物体与射线的交合状态，当若干射线同时也对应穿过目标物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点时，就判定目标物体与虚拟物体处于视觉重合状态，因此本发明创造性的提成了用于3D物体之间视觉重合判定的模型边缘射线检测方案，并直接在检测到目标物体与虚拟物体处于视觉重合状态时就会直接触发对应的重合交互动作，不需要用户旋转视角和调整物体位置，极大提升了交互效率和交互体验。

实施例二

本发明实施例二也提供一种基于模型边缘射线检测的交互方法，本实施例当中的基于模型边缘射线检测的交互方法与实施例一当中的基于模型边缘射线检测的交互方法的区别在于：

其中，根据所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓信息，分别构建所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体的步骤包括：

根据所述目标物体的轮廓信息，构建包裹所述目标物体的轮廓的目标长方体，所述目标物体的临界轮廓点位于所述目标长方体的表面上，得到所述目标物体的轮廓碰撞体；

根据所述虚拟物体的轮廓信息，构建包裹所述虚拟物体的轮廓的虚拟长方体，所述虚拟物体的临界轮廓点位于所述虚拟长方体的表面上，得到所述虚拟物体的轮廓碰撞体。

也即在本情况当中，采用恰好能够完全包裹住目标物体或虚拟物体的长方体来构建轮廓碰撞体，即目标物体或虚拟物体的临界轮廓点（也即最大轮廓点）要位于轮廓碰撞体的表面上，此时可以将轮廓碰撞体定义为临界轮廓碰撞体；当然在其他实施例当中，还可以在确定的临界轮廓碰撞体的基础上等距外扩一定距离来形成轮廓碰撞体。

此外，在本实施例当中，分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上按预设规则选取若干轮廓点的步骤具体可以包括：

分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体的每条轮廓边上选取若干轮廓点。同时，分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体的每条轮廓边上选取若干轮廓点的步骤也可以具体包括：

分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体的每条轮廓边上选取端点和预设等分点，以对应选取若干轮廓点。

其中，预设等分点可以为四等分点、二等分点、六等分点，具体可以根据需求进行调整，例如可以根据轮廓边的长度来选择等分类型，例如当轮廓边的长度大于阈值时采用六等分点进行划分，而轮廓边的长度小于阈值时采用四等分点。在本实施例当中，具体采用四等分点，也即将长方体的每条轮廓边等分成四份，因此每条轮廓边共有3个四等分点，再加上2个端点，共计5个轮廓点，同时相邻轮廓边的共同端点作为共同轮廓点。

实施例三

本发明实施例三也提供一种基于模型边缘射线检测的交互方法，本实施例当中的基于模型边缘射线检测的交互方法与实施例一当中的基于模型边缘射线检测的交互方法的区别在于：

其中，分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上按预设规则选取若干轮廓点的步骤之后，还可以包括：

分别对所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上选取的轮廓点进行编号，所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上的相同轮廓点编号相同，并至少记录所述虚拟物体的轮廓碰撞体上选取的轮廓点的坐标。

需要说明的是，由于目标物体和虚拟物体完全重复，因此从它们上面按照相同规则选取的轮廓点是一一对应的，同时在选取轮廓点之后，分别对从它们上面选取的轮廓点进行编号，相同轮廓点编号相同并记录轮廓点的坐标，编号及记录轮廓点坐标的目的是为了便于后续进行视觉重合分析。

则，使视觉相机发射出若干射线，若干所述射线对应穿过所述虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点的步骤包括：

以所述视觉相机的坐标为原点，并以所述虚拟物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点的坐标为每条射线上的参考点，控制所述视觉相机发射出若干所述射线，所述射线按其穿过的轮廓点的编号进行编号。

应当理解的，在确定原点和至少一个线上点坐标之后就可以确定出一条射线，同理，本申请具体以视觉相机的坐标为原点、轮廓点的坐标为每条射线上的参考点构建多条射线，从而构建边缘射线集群，例如假设有40个轮廓点则对应有40条射线，每条射线对应穿过一个轮廓点，同时每条射线均以对应穿过的轮廓点的编号进行编号，例如35号轮廓点对应35号射线，以便于对后续射线与目标物体上的轮廓点的重合进行精确快速判断。

另外需要特别说明的是，本发明实施例当中的射线都是隐藏射线，在用户交互视野当中不可见，以避免射线影响移动交互。在具体实现时，可以在显示界面上显示上下完全重叠（即坐标完全重合）的两个交互窗口，位于上层的交互窗口为可视化窗口，可用于显示目标物体和虚拟物体及其移动交互动画，而位于下层的交互窗口为不可见窗口，可用于显示边缘射线集群。

同时，当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体与所述边缘射线集群的交合状态的步骤具体包括：

当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点是否与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合；

若所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点均与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合，则判定所述目标物体与所述虚拟物体处于视觉重合状态。

也即，在用户拖拽目标物体的过程当中，会不断监测目标物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点是否与对应编号的射线重合，若是则代表边缘射线集群中的射线都对应穿过目标物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点，则判定目标物体与虚拟物体处于视觉重合状态，继而触发目标物体与虚拟物体重合对应的交互动作。

进一步地，当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点是否与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合的步骤包括：

当开始将所述目标物体移向所述虚拟物体时，在所述目标物体的轮廓碰撞体上以选取的轮廓点为球心、并以第一阈值为半径生成碰撞球体，每个轮廓点对应生成一个碰撞球体；

当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体与所述虚拟物体的轮廓碰撞体的交叠体积比，若所述交叠体积比大于比值阈值，则将所述碰撞球体的半径降低为第二阈值；

检测所述目标物体的轮廓碰撞体上的各碰撞球体是否均被所述边缘射线集群中对应编号的射线穿过；

若检测结果为是，则判定所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点均与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合。

也就是说，为了进一步提高重合交互效率，在本实施例当中，进一步在监测到目标物体开始被拖拽移动时，会在目标物体的轮廓碰撞体上的每个轮廓点处以该轮廓点为球心、第一阈值为半径生成碰撞球体，然后通过监测碰撞球体是否被对应编号的射线穿过来判定目标物体与虚拟物体是否处于视觉重合状态，若各碰撞球体均被对应编号的射线穿过，则判定目标物体与虚拟物体处于视觉重合状态，因此相比于轮廓点与射线重合的监测方案，用户可以更加容易的触发重合交互动作。也即本实施例通过生成碰撞球体来提高目标物体和虚拟物体之间的视觉重合判定的冗余，提高重合交互效率，在具体实施时，可以通过控制碰撞球体的半径来控制冗余大小，例如可以控制碰撞球体的半径在0.5mm-2mm之间，这样即能够有视觉重合判定冗余的效果，同时此时视觉上也基本上是处于重合的状态。

优选地，碰撞球体在移动过程当中以非透明的状态进行显示，这样碰撞球体还可以给用户提供移动重合的点位参考，为此在本实施例当中，进一步先让碰撞球体以第一阈值为半径进行显示，此时的碰撞球体较大，能够起到很好的移动点位参考的作用，同时在移动过程当中，会不断监测目标物体的轮廓碰撞体与虚拟物体的轮廓碰撞体的交叠体积比（也即重合部分的体积占轮廓碰撞体体积的比值），若交叠体积比大于比值阈值，比值阈值优选为60%，则当判断到交叠体积比大于60%，即代表目标物体即将要与虚拟物体重合，则为了控制视觉重合判定的冗余大小，将碰撞球体的半径降低为第二阈值，其中第二阈值例如为0.5mm-2mm，第一阈值例如为3mm-5mm。在移动停止之后，碰撞球体设置为透明状态或控制碰撞球体消失。

其中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体与所述虚拟物体的轮廓碰撞体的交叠体积比的步骤包括：

分别获取所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体在同一水平底面的水平投影，将所述目标物体和所述虚拟物体的水平投影进行交集运算，确定水平投影交叠面积；

根据所述水平投影交叠面积和轮廓碰撞体的高度，计算出交叠体积，并根据所述交叠体积和所述目标物体的轮廓碰撞体的比值，确定所述交叠体积比。

也即，首先确定目标物体和虚拟物体的水平投影的交叠面积S，然后根据轮廓碰撞体的高度H确定交叠体积V1，其中V1=S*H，然后计算交叠体积V1与轮廓碰撞体的体积V2的比值，即得到了交叠体积比K，其中K= V1/ V2。

进一步地，在一些可选实施例当中，还可以在监测到目标物体被拖动时再控制相机发射射线，而当不再拖拽物体时，相机停止发射射线，以节省计算机的运算性能。

需要特别说明的是，由于各射线对应穿过虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点，并且这些射线都是从同一个视觉相机射出，因此当用户旋转视角时，边缘射线集群始终会跟随旋转、并始终保持与虚拟物体的相对位置状态，因此无论在何种2D视角下，只要目标物体和虚拟物体在当前2D视角下处于视角重合就可以触发对应的交互动作。此外，还需要说明的是，以上各实施例及其特征之间在没有冲突的情况下，可以任意组合，组合得到的新技术方案依然属于本发明的保护范围之内，例如可以将上述实施例一-三的技术特征进行结合，形成一个同时包含上述实施例一-三的技术方案的新实施例。

实施例四

本发明另一方面还提供一种基于模型边缘射线检测的交互装置，请查阅图2，所示为本发明实施例四中的基于模型边缘射线检测的交互装置，应用于目标物体与虚拟物体之间的移动交互当中，所述基于模型边缘射线检测的交互装置包括：

轮廓处理模块11，用于根据所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓信息，分别构建所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体；

特征选取模块12，用于分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上按预设规则选取若干轮廓点；

射线控制模块13，用于使视觉相机发射出若干射线，若干所述射线对应穿过所述虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点，形成边缘射线集群；

移动监测模块14，用于当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体与所述边缘射线集群的交合状态；

重合交互模块15，用于当所述边缘射线集群中的射线对应穿过所述目标物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点时，判定所述目标物体与所述虚拟物体处于视觉重合状态，则触发所述目标物体与所述虚拟物体重合对应的交互动作。

进一步地，在本发明一些可选实施例当中，所述轮廓处理模块11还用于根据所述目标物体的轮廓信息，构建包裹所述目标物体的轮廓的目标长方体，所述目标物体的临界轮廓点位于所述目标长方体的表面上，得到所述目标物体的轮廓碰撞体；根据所述虚拟物体的轮廓信息，构建包裹所述虚拟物体的轮廓的虚拟长方体，所述虚拟物体的临界轮廓点位于所述虚拟长方体的表面上，得到所述虚拟物体的轮廓碰撞体。

进一步地，在本发明一些可选实施例当中，所述特征选取模块12包括：

特征选取单元，用于分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体的每条轮廓边上选取若干轮廓点。

进一步地，在本发明一些可选实施例当中，所述特征选取单元还用于分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体的每条轮廓边上选取端点和预设等分点，以对应选取若干轮廓点。

进一步地，在本发明一些可选实施例当中，所述基于模型边缘射线检测的交互装置还包括：

特征编号模块，用于分别对所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上选取的轮廓点进行编号，所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上的相同轮廓点编号相同，并至少记录所述虚拟物体的轮廓碰撞体上选取的轮廓点的坐标。

进一步地，在本发明一些可选实施例当中，所述射线控制模块13还用于以所述视觉相机的坐标为原点，并以所述虚拟物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点的坐标为每条射线上的参考点，控制所述视觉相机发射出若干所述射线，所述射线按其穿过的轮廓点的编号进行编号。

进一步地，在本发明一些可选实施例当中，所述移动监测模块14还用于当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点是否与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合；若所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点均与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合，则判定所述目标物体与所述虚拟物体处于视觉重合状态。

进一步地，在本发明一些可选实施例当中，所述移动监测模块14还用于当开始将所述目标物体移向所述虚拟物体时，在所述目标物体的轮廓碰撞体上以选取的轮廓点为球心、并以第一阈值为半径生成碰撞球体，每个轮廓点对应生成一个碰撞球体；当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体与所述虚拟物体的轮廓碰撞体的交叠体积比，若所述交叠体积比大于比值阈值，则将所述碰撞球体的半径降低为第二阈值；检测所述目标物体的轮廓碰撞体上的各碰撞球体是否均被所述边缘射线集群中对应编号的射线穿过；若检测结果为是，则判定所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点均与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合；其中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体与所述虚拟物体的轮廓碰撞体的交叠体积比的步骤包括：分别获取所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体在同一水平底面的水平投影，将所述目标物体和所述虚拟物体的水平投影进行交集运算，确定水平投影交叠面积；根据所述水平投影交叠面积和轮廓碰撞体的高度，计算出交叠体积，并根据所述交叠体积和所述目标物体的轮廓碰撞体的比值，确定所述交叠体积比。

上述各模块、单元被执行时所实现的功能或操作步骤与上述方法实施例大体相同，在此不再赘述。

实施例五

本发明另一方面还提出一种基于模型边缘射线检测的交互设备，请参阅图3，所示为本发明实施例五当中的基于模型边缘射线检测的交互设备，包括存储器20、处理器10以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序30，所述处理器10执行所述计算机程序30时实现如上述的基于模型边缘射线检测的交互方法。

其中，所述基于模型边缘射线检测的交互设备具体可以为PC、手机、平板、虚拟实训终端等设备，处理器10在一些实施例中可以是中央处理器（Central Processing Unit,CPU）、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行访问限制程序等。

其中，存储器20至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如，SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器20在一些实施例中可以是基于模型边缘射线检测的交互设备的内部存储单元，例如该基于模型边缘射线检测的交互设备的硬盘。存储器20在另一些实施例中也可以是基于模型边缘射线检测的交互设备的外部存储装置，例如基于模型边缘射线检测的交互设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，存储器20还可以既包括基于模型边缘射线检测的交互设备的内部存储单元也包括外部存储装置。存储器20不仅可以用于存储安装于基于模型边缘射线检测的交互设备的应用软件及各类数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

需要指出的是，图3示出的结构并不构成对基于模型边缘射线检测的交互设备的限定，在其它实施例当中，该基于模型边缘射线检测的交互设备可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的基于模型边缘射线检测的交互方法。

本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读存储介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于模型边缘射线检测的交互方法，其特征在于，应用于目标物体与虚拟物体之间的移动交互当中，所述方法包括：

根据所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓信息，分别构建所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体，所述虚拟物体是所述目标物体的复制品、并虚拟显示在所述目标物体的下一个位置点；

分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上按预设规则选取若干轮廓点；

使视觉相机发射出若干射线，若干所述射线对应穿过所述虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点，形成边缘射线集群；

当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体与所述边缘射线集群的交合状态；

当所述边缘射线集群中的射线对应穿过所述目标物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点时，判定所述目标物体与所述虚拟物体处于视觉重合状态，则触发所述目标物体与所述虚拟物体重合对应的交互动作。

2.根据权利要求1所述的基于模型边缘射线检测的交互方法，其特征在于，根据所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓信息，分别构建所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体的步骤包括：

根据所述目标物体的轮廓信息，构建包裹所述目标物体的轮廓的目标长方体，所述目标物体的临界轮廓点位于所述目标长方体的表面上，得到所述目标物体的轮廓碰撞体；

根据所述虚拟物体的轮廓信息，构建包裹所述虚拟物体的轮廓的虚拟长方体，所述虚拟物体的临界轮廓点位于所述虚拟长方体的表面上，得到所述虚拟物体的轮廓碰撞体。

3.根据权利要求2所述的基于模型边缘射线检测的交互方法，其特征在于，分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上按预设规则选取若干轮廓点的步骤包括：

分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体的每条轮廓边上选取若干轮廓点，所述轮廓点包括端点和预设等分点。

4.根据权利要求1所述的基于模型边缘射线检测的交互方法，其特征在于，分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上按预设规则选取若干轮廓点的步骤之后，还包括：

分别对所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上选取的轮廓点进行编号，所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上的相同轮廓点编号相同，并至少记录所述虚拟物体的轮廓碰撞体上选取的轮廓点的坐标。

5.根据权利要求4所述的基于模型边缘射线检测的交互方法，其特征在于，使视觉相机发射出若干射线，若干所述射线对应穿过所述虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点的步骤包括：

以所述视觉相机的坐标为原点，并以所述虚拟物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点的坐标为每条射线上的参考点，控制所述视觉相机发射出若干所述射线，所述射线按其穿过的轮廓点的编号进行编号。

6.根据权利要求5所述的基于模型边缘射线检测的交互方法，其特征在于，当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体与所述边缘射线集群的交合状态的步骤包括：

当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点是否与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合；

若所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点均与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合，则判定所述目标物体与所述虚拟物体处于视觉重合状态。

7.根据权利要求6所述的基于模型边缘射线检测的交互方法，当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点是否与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合的步骤包括：

当开始将所述目标物体移向所述虚拟物体时，在所述目标物体的轮廓碰撞体上以选取的轮廓点为球心、并以第一阈值为半径生成碰撞球体，每个轮廓点对应生成一个碰撞球体；

当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体与所述虚拟物体的轮廓碰撞体的交叠体积比，若所述交叠体积比大于比值阈值，则将所述碰撞球体的半径降低为第二阈值；

检测所述目标物体的轮廓碰撞体上的各碰撞球体是否均被所述边缘射线集群中对应编号的射线穿过；

若检测结果为是，则判定所述目标物体的轮廓碰撞体上选取的各轮廓点均与所述边缘射线集群中对应编号的射线重合；

其中，检测所述目标物体的轮廓碰撞体与所述虚拟物体的轮廓碰撞体的交叠体积比的步骤包括：

分别获取所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体在同一水平底面的水平投影，将所述目标物体和所述虚拟物体的水平投影进行交集运算，确定水平投影交叠面积；

根据所述水平投影交叠面积和轮廓碰撞体的高度，计算出交叠体积，并根据所述交叠体积和所述目标物体的轮廓碰撞体的比值，确定所述交叠体积比。

8.一种基于模型边缘射线检测的交互装置，其特征在于，应用于目标物体与虚拟物体之间的移动交互当中，所述装置包括：

轮廓处理模块，用于根据所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓信息，分别构建所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体，所述虚拟物体是所述目标物体的复制品、并虚拟显示在所述目标物体的下一个位置点；

特征选取模块，用于分别从所述目标物体和所述虚拟物体的轮廓碰撞体上按预设规则选取若干轮廓点；

射线控制模块，用于使视觉相机发射出若干射线，若干所述射线对应穿过所述虚拟物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点，形成边缘射线集群；

移动监测模块，用于当将所述目标物体移向所述虚拟物体的过程当中，检测所述目标物体与所述边缘射线集群的交合状态；

重合交互模块，用于当所述边缘射线集群中的射线对应穿过所述目标物体的轮廓碰撞体上的各个轮廓点时，判定所述目标物体与所述虚拟物体处于视觉重合状态，则触发所述目标物体与所述虚拟物体重合对应的交互动作。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1－7任一所述的基于模型边缘射线检测的交互方法。

10.一种基于模型边缘射线检测的交互设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1－7任一所述的基于模型边缘射线检测的交互方法。

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