一種基於慣性傳感器的虛擬空間移動控制方法及裝置與流程

2023-05-29 00:17:51

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種基於慣性傳感器的虛擬空間移動控制方法及裝置。

背景技術：

虛擬實境技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統它利用計算機生成一種模擬環境是一種多源信息融合的交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真使用戶沉浸到該環境中。

虛擬實境技術(VR)主要包括模擬環境、感知、自然技能和傳感設備等方面。模擬環境是由計算機生成的、實時動態的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機來處理與參與者的動作相適應的數據，並對用戶的輸入作出實時響應，並分別反饋到用戶的五官。傳感設備是指三維交互設備。

目前，對於虛擬空間中人體的移動，是基於現實中人體的具體的行走或者藉助於外部的裝置實現的，其對現實中人的行走的空間有一定的要求。因此，在空間有限的條件下或無外部的裝置的條件下，不利於實現對虛擬空間移動的控制。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明提供一種基於慣性傳感器的虛擬空間移動控制方法及裝置，通過設置於手持設備中的慣性傳感器獲取人體在原地運動的縱向軸向加速度，並進一步根據該加速度及該加速度出現的頻率，獲取虛擬空間中的移動速度；本發明將原地的運動轉換為虛擬空間中的移動，有利於實現在空間有限或無外部的裝置時對虛擬空間移動的控制。

本發明提供的一種基於慣性傳感器的虛擬空間移動控制方法，應用於頭戴式VR設備；該頭戴式VR設備包括佩戴於頭部的部件，以及安裝其上作為VR裝置的移動終端，所述控制方法包括步驟：

A、當用戶佩戴頭戴式VR設備在被限制的空間進行原地運動時，通過該頭戴式VR設備中的慣性傳感器持續獲取其豎直方向的加速度；

B、根據持續獲得的所述加速度得到連續時間對應的加速度曲線，並根據所述曲線中的各個波峰和/或波谷對應的間隔時間獲取各最大加速度出現的頻率；

C、根據所述最大加速度出現的頻率，轉換為虛擬空間中的用戶水平方向應移動的速度；

D、將所述應移動的速度映射到虛擬空間中，以使所述虛擬空間中的用戶以所述應移動的速度移動。

由上，通過設置於手持設備中的慣性傳感器獲取人體在原地運動的縱向軸向加速度，並進一步根據該加速度及該加速度出現的頻率，獲取虛擬空間中的移動速度；本發明將原地的運動轉換為虛擬空間中的移動，有利於實現在空間有限或無外部的裝置時對虛擬空間移動速度的控制。

可選的，還根據所述加速度值結合所述最大加速度出現的頻率，確定虛擬空間中的用戶的應移動方式；

步驟D中還根據所述應移動方式轉換為虛擬空間中的用戶應移動方式移動。

由上，將原地的運動方式轉換為虛擬空間中的移動方式，有利於實現在空間有限或無外部的裝置時對虛擬空間移動方式的控制。

可選的，所述移動方式包括以下其一：跳動、水平方向的移動。

可選的，當所述加速度值大於重力加速度，且所述最大加速度出現的頻率小於一指定閾值時，所述移動方式為跳動；

當所述加速度小於重力加速度時，所述移動方式為水平方向的移動。

可選的，所述水平方向的移動包括：跑動、走動；

其中，當所述最大加速度出現的頻率大於一指定閾值時，所述移動方式為跑動；

當所述加速度小於重力加速度，且所述最大加速度出現的頻率位於上述兩指定閾值之間時，所述移動方式為走動。

可選的，對應不同的移動方式，所述虛擬空間中的用戶水平方向應移動的速度具有不同基準值。

可選的，所述指定閾值預先設定且可調。

本發明還提供了一種虛擬空間移動控制裝置，包括：

加速度獲取模塊，用於當用戶佩戴頭戴式VR設備在被限制的空間進行原地運動時，通過該頭戴式VR設備中的慣性傳感器持續獲取其豎直方向的加速度；

頻率獲取模塊，用於根據持續獲得的所述加速度得到連續時間對應的加速度曲線，並根據所述曲線中的各個波峰和/或波谷對應的間隔時間獲取各最大加速度出現的頻率；

移動速度獲取模塊，用於根據所述最大加速度出現的頻率，轉換為虛擬空間中的用戶水平方向應移動的速度；

映射模塊，將所述應移動的速度映射到虛擬空間中，以使所述虛擬空間中的用戶以所述應移動的速度移動。

綜上所述，本發明提供一種基於慣性傳感器的虛擬空間移動控制方法及裝置，通過設置於手持設備中的慣性傳感器獲取人體在原地運動的垂直於地面向上的加速度，並進一步根據該加速度及該加速度出現的頻率，獲取虛擬空間中的移動速度；本發明將原地的運動轉換為虛擬空間中的移動，有利於實現在空間有限或無外部的遙控裝置時對虛擬空間中移動的控制。同時，本申請的慣性傳感器設置於手持設備中，不需要外部的其他定位裝置(例如GPS)，設備構成更加簡單，降低成本。

附圖說明

圖1為本發明提供的一種基於慣性傳感器的虛擬空間移動控制方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例一

下面結合附圖和實施例對本發明的做進一步的描述。本發明提供一種基於慣性傳感器的虛擬空間移動控制方法及裝置，應用於包含VR頭盔及手持設備的系統，包括步驟：

S101、當用戶佩戴頭戴式VR設備在被限制的空間進行原地運動時，通過該頭戴式VR設備中的慣性傳感器持續獲取其豎直方向的加速度。

具體的，本發明通過手機中內置MEMS慣性傳感器獲取垂直於地面向上的加速度。其中，所述慣性傳感器包括：三軸微加速計與三軸陀螺儀。

S102、根據持續獲得的所述加速度得到連續時間對應的加速度曲線，並根據所述曲線中的各個波峰和/或波谷對應的間隔時間獲取各最大加速度出現的頻率。

其中，所述獲取加速度出現的頻率的計算公式為：

fa＝1/t

其中，所述fa表示加速度出現的頻率；所述a表示所述間隔時間；此處若為勻速運動，則間隔時間相等，若為變速運動，則間隔時間取均值。

S103、根據所述最大加速度出現的頻率，轉換為虛擬空間中的用戶水平方向應移動的速度。

具體的，根據所述加速度出現的頻率，獲取虛擬空間中的水平方向移動速度；

其中，所述獲取虛擬空間中的水平方向移動速度的計算公式為：

V＝V』×fa

其中，所述V』為指定速度；所述fa表示加速度出現的頻率。

其中，該步驟還包括：根據所述加速度及加速度出現的頻率，獲取虛擬空間中的移動方式。所述移動方式包括以下其一：跑動、跳動、移動軌跡。

其中，當所述加速度大於重力加速度，且所述加速度出現的頻率小於指定閾值時，所述移動方式為跳動；

當所述加速度小於重力加速度，且所述加速度出現的頻率大於指定閾值時，所述移動方式為跑動；

當所述加速度小於重力加速度，且所述最大加速度出現的頻率位於上述兩指定閾值之間時，所述移動方式為走動。

同時，根據所述加速度及加速度出現的頻率，可以獲取水平移動方向的速度，進一步地，通過垂直於地面方向的加速度和水平移動方向的速度可以獲取虛擬空間中的移動軌跡。

S104、將所述應移動的速度映射到虛擬空間中，以使所述虛擬空間中的用戶以所述應移動的速度移動。

綜上所述，本發明提供一種基於慣性傳感器的虛擬空間移動控制方法及裝置，通過設置於手持設備中的慣性傳感器獲取人體在原地運動的垂直於地面向上的加速度，並進一步根據該加速度及該加速度出現的頻率，獲取虛擬空間中的移動速度；本發明將原地的運動轉換為虛擬空間中的移動，有利於實現在空間有限或無外部的遙控裝置時對虛擬空間中移動的控制。同時，本申請的慣性傳感器設置於手持設備中，不需要外部的其他定位裝置(例如GPS)，設備構成更加簡單，降低成本。

實施例二

基於實施例一中的一種基於慣性傳感器的虛擬空間移動控制方法，本發明還提供了一種基於慣性傳感器的虛擬空間移動控制裝置，應用於包含VR頭盔和手持設備連接的系統中，其特徵在於，包括：

加速度獲取模塊，用於當用戶佩戴頭戴式VR設備在被限制的空間進行原地運動時，通過該頭戴式VR設備中的慣性傳感器持續獲取其豎直方向的加速度；

頻率獲取模塊，用於根據持續獲得的所述加速度得到連續時間對應的加速度曲線，並根據所述曲線中的各個波峰和/或波谷對應的間隔時間獲取各最大加速度出現的頻率；

移動速度獲取模塊，用於根據所述最大加速度出現的頻率，轉換為虛擬空間中的用戶水平方向應移動的速度；

映射模塊，將所述應移動的速度映射到虛擬空間中，以使所述虛擬空間中的用戶以所述應移動的速度移動。

以上所述，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。