建模方法和系統的製作方法
2023-10-08 20:19:19 1
建模方法和系統的製作方法
【專利摘要】本申請提供了一種建模方法和系統，涉及信息交互領域。所述方法包括：響應於一用戶身體接觸一物體，接收一第一波信號以包括所述用戶身體的至少一部分為媒介傳輸後所對應的一第二波信號；根據接收到的第二波信號的信號特徵建立所述物體的模型。所述系統包括：一接收模塊，用於響應於一用戶身體接觸一物體，接收一第一波信號以包括所述用戶身體的至少一部分為媒介傳輸後所對應的一第二波信號；一建模模塊，用於根據接收到的第二波信號的信號特徵建立所述物體的模型。所述建模方法和系統，能夠幫助用戶自然、高效的建立被接觸物體的模型。
【專利說明】建模方法和系統
【技術領域】
[0001]本申請涉及信息交互【技術領域】，尤其涉及一種建模方法和系統。
【背景技術】
[0002]隨著電子設備的發展，穿戴式設備被人們提出，並逐漸被大家所接受。智能眼鏡、智能手錶、智能指環等穿戴式設備為人們的日常生活帶來了極大的便利。
[0003]穿戴式設備通常具有貼合用戶、小巧輕便、能耗較低等特點，這些特點決定了穿戴式設備通常交互能力較差，難以應用到建模領域。
[0004]申請內容
[0005]本申請的目的是:提供一種自然、高效的建模方法和系統。
[0006]根據本申請至少一個實施例的一個方面，提供了一種建模方法，所述方法包括:
[0007]響應於一用戶身體接觸一物體，接收一第一波信號以包括所述用戶身體的至少一部分為媒介傳輸後所對應的一第二波信號；
[0008]根據接收到的第二波信號的信號特徵建立所述物體的模型。
[0009]根據本申請至少一個實施例的另一方面，提供了一種建模系統，所述系統包括:
[0010]一接收模塊，用於響應於一用戶身體接觸一物體，接收一第一波信號以包括所述用戶身體的至少一部分為媒介傳輸後所對應的一第二波信號；
[0011]一建模模塊，用於根據接收到的第二波信號的信號特徵建立所述物體的模型。
[0012]本申請至少一個實施例所述建模方法及系統，能夠幫助用戶自然、高效的建立被接觸物體的模型。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本申請實施例所述建模方法的流程圖；
[0014]圖2是本申請實施例的一個實施方式中所述建模方法的流程圖；
[0015]圖3a是本申請一個實施例中一個物體的平面對應的第二波信號的波形圖；
[0016]圖3b是本申請一個實施例中一個物體的凸球面對應的第二波信號的波形圖；
[0017]圖3c是本申請一個實施例中另一個物體的平面對應的第二波信號的波形圖；
[0018]圖4a是本申請一個實施例中不同材料的物體對相同的第一波信號反射後形成的第二波信號的波形圖；
[0019]圖4b是本申請一個實施例中兩種不同材料的物體對應的第二波信號的頻域響應示意圖；
[0020]圖5是本申請一個實施例中一個波信號被一個包含三種材料的物體反射後的回波不意圖；
[0021]圖6是本申請實施例所述建模系統的模塊結構圖；
[0022]圖7是本申請實施例一個實施方式中所述建模系統的模塊結構圖；
[0023]圖8是本申請實施例一個實施方式中所述建模模塊的模塊結構圖；[0024]圖9是本申請實施例另一個實施方式中所述建模模塊的模塊結構圖；
[0025]圖10是本申請實施例另一個實施方式中所述建模模塊的模塊結構圖；
[0026]圖11是本申請實施例另一個實施方式中所述建模模塊的模塊結構圖；
[0027]圖12是本申請實施例另一個實施方式中所述建模模塊的模塊結構圖；
[0028]圖13是本申請實施例另一個實施方式中所述建模模塊的模塊結構圖；
[0029]圖14是本申請實施例另一個實施方式中所述建模模塊的模塊結構圖；
[0030]圖15是本申請實施例所述建模系統的硬體結構圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖和實施例，對本申請的【具體實施方式】作進一步詳細說明。以下實施例用於說明本申請，但不用來限制本申請的範圍。
[0032]本領域技術人員理解，在本申請的實施例中，下述各步驟的序號的大小並不意味著執行順序的先後，各步驟的執行順序應以其功能和內在邏輯確定，而不應對本申請實施例的實施過程構成任何限定。
[0033]另外，本申請各實施例中的「第一」、「第二」等術語僅用於區別不同步驟、設備或模塊等，既不代表任何特定技術含義，也不表示它們之間的必然邏輯順序。
[0034]本申請各實施例中，波信號是指以波的形式傳播的信號。其中，第一波信號、第二波信號中至少一種可以採用電磁波信號、聲波信號等。同時，發明人在研究中發現，超聲波是頻率高於20000Hz的聲波，它方向性好，穿透能力強，易於獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，而人體大約65%的成分是水，因此，超聲波信息適於以人體為傳輸媒介進行傳輸。同時，超聲波的頻率在人類聽力範圍之外，因此，用戶不會感知超聲波信號的存在，對用戶不會產生噪聲影響。另外，發明人還發現，低於IOOMHz的電磁波也適於以人體為傳輸媒介進行傳輸，可以應用於本申請各實施例。
[0035]另外，本申請各實施例中的建模是指在虛擬三維空間中構建出三維數據的模型，具體可以包括三維重建，即構建物體的整體或局部的三維數據的模型，用以反映物體的幾何形狀、材料、紋理、尺寸等相關信息。本申請各實施例中的模型比如可以是對應物體的圖形模型。基於本申請各實施例得到的物體的模型，可以進一步採用3D列印等技術生產所述物體或者製造所述物體的原型。
[0036]圖1是本申請一個實施例所述建模方法的流程圖，所述建模方法可以在例如一建模系統上實現。如圖1所示，所述方法包括:
[0037]S120:響應於一用戶身體接觸一物體，接收一第一波信號以包括所述用戶身體的至少一部分為媒介傳輸後所對應的一第二波信號；
[0038]S140:根據接收到的第二波信號的信號特徵建立所述物體的模型。
[0039]本申請實施例所述方法，響應於一用戶身體接觸一物體，接收一第一波信號以包括所述用戶身體的至少一部分為媒介傳輸後所對應的一第二波信號，所述第二波信號的信號特徵能夠反映用戶身體所接觸的物體的模型相關信息，從而根據接收到的第二波信號的信號特徵可以自然、高效的建立所述物體的模型。
[0040]以下將詳細說明所述步驟S120、S140的功能。
[0041]S120:響應於一用戶身體接觸一物體，接收一第一波信號以包括所述用戶身體的至少一部分為媒介傳輸後所對應的一第二波信號。
[0042]參見圖2，在一種實施方式中，所述方法還包括:
[0043]SllO:發送所述第一波信號。
[0044]本實施方式中，用戶可以主動控制發送所述第一波信號，比如通過用戶佩戴的手環上的發射器發送所述第一波信號。
[0045]其中，所述第二波信號可以是所述第一波信號經所述物體反射後形成的。比如，響應於所述用戶身體接觸一物體，用戶佩戴的手環上的發射器發送所述第一波信號後，沿用戶的手部皮膚到達所述物體，經所述物體反射形成所述第二波信號，再由用戶佩戴的手環上的接收器接收所述第二波信號。
[0046]或者，所述第二波信號也可以是所述第一波信號經所述物體透射後形成的。比如，響應於所述用戶身體接觸一物體，用戶左手佩戴的手環上的發射器發送所述第一波信號後，沿用戶的手部皮膚到達所述物體，經所述物體透射形成所述第二波信號，再由用戶右手佩戴的手環上的接收器接收所述第二波信號。
[0047]在另一種實施方式中，所述第一波信號可以由所述物體發出。比如，在所述物體上設置有一發射器，所述發射器周期性的發送所述第一波信號，響應於一用戶身體接觸所述物體，所述用戶佩戴的指環上的接收器接收所述第一波信號經所述物體和所述用戶手部皮膚傳輸後對應的所述第二波信號。
[0048]S140:根據接收到的第二波信號的信號特徵建立所述物體的模型。
[0049]在一種實施方式中，所述步驟S140包括:
[0050]S141a:根據接收到的第二波信號的信號特徵獲取一組建模參數；
[0051]S142a:根據所述建模參數建立所述物體的模型。
[0052]所述步驟S141a中，所述第二波信號的信號特徵與所述第二波信號的幅度、相位、頻譜中至少一項相關。具體的，所述第二波信號的信號特徵包括:指紋、平均值、差分中至少一項；所述指紋由所述第二波信號的幅度、相位、頻譜中至少一項組成；所述平均值是所述第二波信號的幅度、相位、頻譜中至少一項的平均值；所述差分是所述第二波信號的幅度、相位、頻譜中至少一項的差分。
[0053]所述建模參數包括:所述物體的形狀、尺寸、材料、紋理、結構中至少一項，其數據結構可以採用現有的三維建模工具支持的網格模型文件格式，例如C0LLADA。
[0054]其中，所述步驟S141a中，可以根據一組參考建模參數對應的第二波信號的信號特徵和接收到的第二波信號的信號特徵獲取所述建模參數。所述參考建模參數對應的第二波信號的信號特徵，可以通過訓練預先確定，比如由廠商在實驗中預先接觸不同的形狀(平面、凸球面、凹球面、柱面、稜邊)的物體，以獲得每種形狀對應的第二波信號的信號特徵。
[0055]例如，響應於所述物體為一個較大體積的立方體，接觸面為平面，接收到的第二波信號的波形圖如圖3a所示；響應於所述物體為球體，接觸面為凸球面，接收到的第二波信號的波形圖如圖3b所示。可以看到，由於物體的形狀不同，圖3a和圖3b中的波形圖具體明顯的差異，即接收到的第二波信號的信號特徵具有明顯的差異，因此，基於這種差異，以及結合預先確定的參考形狀對應的第二波信號的信號特徵便可以獲得接收到的第二波信號的信號特徵對應的形狀。
[0056]再例如，響應於所述物體為一個較小體積的立方體，接觸面為平面，接收到的第二波信號的波形圖如圖3c所示。可以看到，雖然都是平面，但是由於尺寸的不同，圖3a和圖3c中的波形圖具體明顯的差異，即接收到的第二波信號的信號特徵具有明顯的差異，因此，基於這種差異，以及結合預先確定的參考尺寸對應的第二波信號的信號特徵便可以獲得接收到的第二波信號的信號特徵對應的尺寸。
[0057]再例如，圖4a是不同材料的物體對相同的第一波信號反射後形成的第二波信號的波形圖，可以看到，第一材料、第二材料和第三材料對應的第二波信號的波形圖具體明顯的差異。同時，圖4b是上述第一材料和第二材料對應的第二波信號的頻域響應示意圖，可以看到，第一材料和第二材料對應的頻域響應示意圖也具有明顯的差異。因此，基於這種差異，以及結合預先確定的參考材料對應的第二波信號的信號特徵便可以獲得接收到的第二波信號的信號特徵對應的材料。
[0058]類似的，響應於接收到的第二波信號的信號特徵，還可以同時獲得所述物體的紋理、結構等任意一項或多項的信息。
[0059]所述步驟S142a中，根據已經獲得的所述建模參數，比如根據所述物體的形狀和尺寸可以一預定比例繪製所述物體的模型。本領域技術人員理解，根據所述物體的材料、紋理、結構等建模參數，可以進一步豐富所述物體的模型信息。
[0060]其中，本申請中所述物體的模型，可以是所述物體的全部或部分的模型。比如，對於一個較小的物體，用戶手部通過抓握所述較小的物體，便可以獲取所述物體整體對應的建模參數，進而可以建立所述物體的整體的模型。而對於一個較大的物體，用戶手部與所述物體的每次接觸，可以獲取所述物體的一個局部對應的建模參數，進而可以建立所述物體該局部的模型。
[0061]在上一實施方式中，可以假設所述用戶是一標準用戶，即所述用戶與所述物體的接觸部位，比如手掌，具有標準的尺寸、形狀等身體特徵，所述參考建模參數對應的第二波信號的信號特徵均基於該標準用戶預先確定，所述標準用戶與所述物體的接觸部位的身體特徵可以基於統計學獲取。但是，實際應用中，每個具體用戶並不與所述標準用戶相匹配，仍以用戶與所述物體的接觸部位為用戶的手掌為例，大多數用戶的手掌具有獨特的大小、形狀等身體特徵。因此，為了提高建模的精度，在另一種實施方式中，所述步驟S140包括:
[0062]S141b:根據接收到的第二波信號的信號特徵以及所述用戶身體的接觸部位的身體特徵獲取一組建模參數；
[0063]S142b:根據所述建模參數建立所述物體的模型。
[0064]其中，所述步驟S141b中，可以根據一參考第二波信號的信號特徵和接收到的第二波信號的信號特徵獲取所述建模參數，所述參考第二波信號的信號特徵與一組參考建模參數以及所述接觸部位的身體特徵相對應。與所述參考建模參數以及所述接觸部位的身體特徵相對應的所述參考第二波信號的信號特徵，也可以由廠商預先確定。如表I所示，以所述接觸部位的身體特徵為用戶手掌的大小為例，相同的參考第二波信號的信號特徵，但是不同大小的手掌，會對應不同的物體尺寸。其中，手掌尺寸以手掌長度(手掌根部到中指指尖的距離)和手掌的寬度(食指外側到小指外側的距離)共同表示，比如用戶AOl的手掌尺寸20X8，表示其手掌長度為20cm，其手掌寬度為8cm。檢測面積以一個圓形的半徑表示，該圓形的圓心對應用戶手掌與物體的接觸點(或者接觸區域的中心)，比如，當用戶AOl佩戴的接收器接收到第二波信號的信號特徵為SOl時，其表示一個半徑為50cm的圓形區域內具有特定的形狀、紋理，採用特定的材料等，並且該半徑為50cm的圓形區域以用戶手掌與物體的接觸點(或者接觸區域的中心)為圓心。
[0065]表1
[0066]
【權利要求】
1.一種建模方法，其特徵在於，所述方法包括: 響應於一用戶身體接觸一物體，接收一第一波信號以包括所述用戶身體的至少一部分為媒介傳輸後所對應的一第二波信號； 根據接收到的第二波信號的信號特徵建立所述物體的模型。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 發送所述第一波信號。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述第二波信號是所述第一波信號經所述物體反射後形成的。
4.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述第二波信號是所述第一波信號經所述物體透射後形成的。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一波信號由所述物體發出。
6.如權利要求1至5任一項所述的方法，其特徵在於，所述根據接收到的第二波信號的信號特徵建立所述物體的模型包括: 根據接收到的第二波信號的信號特徵獲取一組建模參數； 根據所述建模參數建立所述物體的模型。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，根據接收到的第二波信號的信號特徵獲取一組建模參數包括: 根據一組參考建模參數對應的第二波信號的信號特徵和接收到的第二波信號的信號特徵獲取所述建模參數。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 預先確定所述參考建模參數對應的第二波信號的信號特徵。
9.如權利要求1至5任一項所述的方法，其特徵在於，所述根據接收到的第二波信號的信號特徵建立所述物體的模型包括: 根據接收到的第二波信號的信號特徵以及所述用戶身體的接觸部位的身體特徵獲取一組建模參數； 根據所述建模參數建立所述物體的模型。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述根據接收到的第二波信號的信號特徵以及所述用戶身體的接觸部位的身體特徵獲取一組建模參數包括: 根據一參考第二波信號的信號特徵和接收到的第二波信號的信號特徵獲取所述建模參數，所述參考第二波信號的信號特徵與一組參考建模參數以及所述接觸部位的身體特徵相對應。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 預先確定與所述參考建模參數以及所述接觸部位的身體特徵相對應的所述參考第二波信號的信號特徵。
12.如權利要求1至5任一項所述的方法，其特徵在於，所述根據接收到的第二波信號的信號特徵建立所述物體的模型包括: 根據至少兩次接收到的第二波信號的信號特徵獲取至少兩組建模參數； 匹配所述至少兩組建模參數，根據匹配結果建立所述物體的模型。
13.如權利要求1至5任一項所述的方法，其特徵在於，所述接收一第一波信號以包括所述用戶身體的至少一部分為媒介傳輸後所對應的一第二波信號包括: 在所述物體上的兩個接觸位置處分別接收所述第一波信號以包括所述用戶身體的至少一部分為媒介傳輸後所對應的一第二波信號。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述根據接收到的第二波信號的信號特徵建立所述物體的模型包括: 根據在所述兩個接觸位置處分別接收到的第二波信號的信號特徵，獲取所述兩個接觸位置對應的建模參數； 確定所述兩個接觸位置之間的位移； 根據所述兩個接觸位置對應的建模參數以及所述兩個接觸位置之間的位移，建立所述物體的模型。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，根據在所述兩個接觸位置處分別接收到的第二波信號的信號特徵，確定所述兩個接觸位置之間的位移。
16.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，根據一傳感器信息確定所述兩個接觸位置之間的位移。
17.如權利要求6至12、14至16任一項所述的方法，其特徵在於，所述建模參數包括:所述物體的形狀、尺寸、材料、紋理、結構中至少一項。
18.如權利要求1至5任一項所述的方法，其特徵在於，所述根據接收到的第二波信號的信號特徵建立所述物體的模型包括: 根據接收到的第二波信號的信號特徵中與所述第一波信號的一種信號特徵相對應的信號特徵建立所述物體的內部結構的模型，所述第一波信號的一種信號特徵包括不同的特徵值。
19.如權利要求1至18任一項所述的方法，其特徵在於，所述用戶身體的至少一部分包括所述用戶的手部。
20.如權利要求1至19任一項所述的方法，其特徵在於，所述第二波信號的信號特徵與所述第二波信號的幅度、相位、頻譜中至少一項相關。
21.如權利要求20所述的方法，其特徵在於，所述第二波信號的信號特徵包括:指紋、平均值、差分中至少一項； 所述指紋由所述第二波信號的幅度、相位、頻譜中至少一項組成； 所述平均值是所述第二波信號的幅度、相位、頻譜中至少一項的平均值； 所述差分是所述第二波信號的幅度、相位、頻譜中至少一項的差分。
22.如權利要求1至21任一項所述的方法，其特徵在於，所述第一波信號和所述第二波信號是聲波信號。
23.如權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述第一波信號和是第二波信號是超聲波信號。
24.如權利要求1至21任一項所述的方法，其特徵在於，所述第一波信號和所述第二波信號是電磁波信號。
25.如權利要求1至24任一項所述的方法，其特徵在於，所述物體的模型包括:所述物體的三維模型。
26.如權利要求1至25任一項所述的方法，其特徵在於，所述物體的模型包括:所述物體的整體或局部的模型。
27.一種建模系統，其特徵在於，所述系統包括: 一接收模塊，用於響應於一用戶身體接觸一物體，接收一第一波信號以包括所述用戶身體的至少一部分為媒介傳輸後所對應的一第二波信號； 一建模模塊，用於根據接收到的第二波信號的信號特徵建立所述物體的模型。
28.如權利要求27所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括: 一發送模塊，用於發送所述第一波信號。
29.如權利要求27或28所述的系統，其特徵在於，所述建模模塊包括: 一參數獲取單元，用於根據接收到的第二波信號的信號特徵獲取一組建模參數； 一建模單元，用於根據所述建模參數建立所述物體的模型。
30.如權利要求29所述的系統，其特徵在於，所述參數獲取單元，用於根據一組參考建模參數對應的第二波信號的信號特徵和接收到的第二波信號的信號特徵獲取所述建模參數。
31.如權利要求30所述的系統，其特徵在於，所述建模模塊還包括: 一確定單元，用於預先確定所述參考建模參數對應的第二波信號的信號特徵。
32.如權利要求27或28所述的系統，其特徵在於，所述建模模塊包括: 一參數獲取單元，用於根據接收到的第二波信號的信號特徵以及所述用戶身體的接觸部位的身體特徵獲取一組建模參數； 一建模單元，用於根據所述建模參數建立所述物體的模型。
33.如權利要求32所述的系統，其特徵在於，所述參數獲取單元，用於根據一參考第二波信號的信號特徵和接收到的第二波信號的信號特徵獲取所述建模參數，所述參考第二波信號的信號特徵與一組參考建模參數以及所述接觸部位的身體特徵相對應。
34.如權利要求33所述的系統，其特徵在於，所述建模模塊還包括: 一確定單元，用於預先確定與所述參考建模參數以及所述接觸部位的身體特徵相對應的所述參考第二波信號的信號特徵。
35.如權利要求27或28所述的系統，其特徵在於，所述建模模塊包括: 一參數獲取單元，用於根據至少兩次接收到的第二波信號的信號特徵獲取至少兩組建模參數； 一建模單元，用於匹配所述至少兩組建模參數，根據匹配結果建立所述物體的模型。
36.如權利要求27或28所述的系統，其特徵在於，所述接收模塊，用於在所述物體上的兩個接觸位置處分別接收所述第一波信號以包括所述用戶身體的至少一部分為媒介傳輸後所對應的一第二波信號。
37.如權利要求36所述的系統，其特徵在於，所述建模模塊包括: 一參數獲取單元，用於根據在所述兩個接觸位置處分別接收到的第二波信號的信號特徵，獲取所述兩個接觸位置對應的建模參數； 一位移確定單元，用於確定所述兩個接觸位置之間的位移； 一建模單元，用於根據所述兩個接觸位置對應的建模參數以及所述兩個接觸位置之間的位移，建立所述物體的模型。
38.如權利要求37所述的系統，其特徵在於，所述位移確定單元，用於根據在所述兩個接觸位置處分別接收到的第二波信號的信號特徵，確定所述兩個接觸位置之間的位移。
39.如權利要求37所述的系統，其特徵在於，所述位移確定單元，用於根據一傳感器信息確定所述兩個接觸位置之間的位移。
40.如權利要求27或28所述的系統，其特徵在於，所述建模模塊包括: 一內部建模單元，用於根據接收到的第二波信號的信號特徵中與所述第一波信號的一種信號特徵相對應的信號特徵建立所述物體的內部結構的模型，所述第一波信號的一種信號特徵包括不同的特徵值。
41.如權利要求27至40任一項所述的系統，其特徵在於，所述系統包括:腕帶、指環中至少一項。
【文檔編號】G06F3/01GK103927008SQ201410150286
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月15日 優先權日:2014年4月15日
【發明者】杜琳 申請人:北京智谷睿拓技術服務有限公司