本發(fā)明涉及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將虛擬世界疊加到現(xiàn)實(shí)世界中，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。人與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的交互是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)里的重要組成部分，目前增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用的交互基本是通過識別、觸控、聲控和傳感等比較復(fù)雜的方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于三維空間坐標(biāo)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互方法，適用于現(xiàn)實(shí)設(shè)備和所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備通過AR技術(shù)得到的虛擬設(shè)備，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互方法包括：

S1：在Unity中建立三維場景，將Unity中的坐標(biāo)系作為AR空間坐標(biāo)系，將現(xiàn)實(shí)場景的中心點(diǎn)作為AR空間坐標(biāo)系的原點(diǎn)，將所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備作為AR空間坐標(biāo)系中的一點(diǎn)；

S2:通過Unity中的transform組件實(shí)時(shí)獲取所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)；

S3：根據(jù)所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)，計(jì)算所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度；

S4：根據(jù)所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的所述移動(dòng)方向和所述移動(dòng)速度，控制所述虛擬設(shè)備進(jìn)行與所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備同步的運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果是：本技術(shù)方案在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用識別現(xiàn)實(shí)環(huán)境后建立識別設(shè)備(智能手機(jī)、AR眼鏡)、現(xiàn)實(shí)環(huán)境、虛擬場景對應(yīng)的三維坐標(biāo)關(guān)系，在移動(dòng)設(shè)備的過程中，通過實(shí)時(shí)計(jì)算設(shè)備在這個(gè)坐標(biāo)系中的位置、移動(dòng)方向、移動(dòng)速度信息，來觸發(fā)虛擬場景進(jìn)行合理的響應(yīng)，從而達(dá)到虛擬場景和現(xiàn)實(shí)世界中持設(shè)備移動(dòng)的人保持一致行為的互動(dòng)效果。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

優(yōu)選地，所述步驟S3中，根據(jù)所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)，計(jì)算所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的移動(dòng)方向，具體包括：

A1：獲取所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的第一預(yù)設(shè)幀數(shù)的AR空間坐標(biāo)；

A2：將所述第一預(yù)設(shè)幀數(shù)的AR空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的空間向量；

A3：通過Unity的Vector3組件和所述空間向量，計(jì)算所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量，得到所述移動(dòng)方向。

優(yōu)選地，所述步驟S3中，根據(jù)所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)，計(jì)算所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的移動(dòng)速度，具體包括：

B1：獲取所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的第二預(yù)設(shè)幀數(shù)的AR空間坐標(biāo)；

B2：通過Unity的Vector3組件計(jì)算每相鄰兩幀返回的所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)的間距；

B3：通過加權(quán)平均法對所述間距進(jìn)行加權(quán)平均，得到所述移動(dòng)速度。

一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)，適用于現(xiàn)實(shí)設(shè)備和所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備通過AR技術(shù)得到的虛擬設(shè)備，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)包括：

建立模塊，用于在Unity中建立三維場景，將Unity中的坐標(biāo)系作為AR空間坐標(biāo)系，將現(xiàn)實(shí)場景的中心點(diǎn)作為AR空間坐標(biāo)系的原點(diǎn)，將所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備作為AR空間坐標(biāo)系中的一點(diǎn)；

獲取模塊，用于通過Unity中的transform組件實(shí)時(shí)獲取所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)；

計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)，計(jì)算所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度；

控制模塊，用于根據(jù)所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的所述移動(dòng)方向和所述移動(dòng)速度，控制所述虛擬設(shè)備進(jìn)行與所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備同步的運(yùn)動(dòng)；

其中，所述建立模塊、所述獲取模塊、所述計(jì)算模塊和所述控制模塊依次連接。

優(yōu)選地，所述計(jì)算模塊包括：

第一獲取子模塊，用于獲取所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的第一預(yù)設(shè)幀數(shù)的AR空間坐標(biāo)；

轉(zhuǎn)換子模塊，用于將所述第一預(yù)設(shè)幀數(shù)的AR空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的空間向量；

第一計(jì)算子模塊，用于通過Unity的Vector3組件和所述空間向量，計(jì)算所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量，得到所述移動(dòng)方向；

其中，所述獲取子模塊、所述轉(zhuǎn)換子模塊和所述計(jì)算子模塊連接。

優(yōu)選地，所述計(jì)算模塊還包括：

第二獲取子模塊，用于獲取所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備的第二預(yù)設(shè)幀數(shù)的AR空間坐標(biāo)；

第二計(jì)算子模塊，用于通過Unity的Vector3組件計(jì)算所述現(xiàn)實(shí)設(shè)備每兩幀的間距；

加權(quán)子模塊，用于通過加權(quán)平均法對所述間距進(jìn)行加權(quán)平均，得到所述移動(dòng)速度；

其中，所述第二獲取子模塊、所述第二計(jì)算子模塊和所述加權(quán)子模塊依次連接。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互方法的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互方法，適用于現(xiàn)實(shí)設(shè)備和現(xiàn)實(shí)設(shè)備通過AR技術(shù)得到的虛擬設(shè)備，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互方法包括：

S1：在Unity中建立三維場景，將Unity中的坐標(biāo)系作為AR空間坐標(biāo)系，將現(xiàn)實(shí)場景的中心點(diǎn)作為AR空間坐標(biāo)系的原點(diǎn)，將現(xiàn)實(shí)設(shè)備作為AR空間坐標(biāo)系中的一點(diǎn)；

S2:通過Unity中的transform組件實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)；

S3：根據(jù)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)，計(jì)算現(xiàn)實(shí)設(shè)備的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度；

S4：根據(jù)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度，控制虛擬設(shè)備進(jìn)行與現(xiàn)實(shí)設(shè)備同步的運(yùn)動(dòng)。

上述實(shí)施例中，在Unity中建立三維場景，以現(xiàn)實(shí)場景中某個(gè)中心點(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)，設(shè)定好三維坐標(biāo)系(AR空間坐標(biāo)系)的原點(diǎn)以及x、y、z軸方向，將Unity世界坐標(biāo)系作為AR空間坐標(biāo)系，初始化場景，假設(shè)現(xiàn)實(shí)場景為正方形，設(shè)為RealWall，中心點(diǎn)RWC(0,0,0)，四個(gè)角點(diǎn)RW1(100,100,0)，RW2(-100,100,0)，RW3(-100,-100,0)，RW4(100,-100,0)，假設(shè)虛擬場景為正方體，設(shè)為Virtual，中心點(diǎn)VC(0,0,100)，八個(gè)角點(diǎn)V11(20,20,80)，V12(-20,20,80)，V13(-20,-20,80)，V14(20,-20,80)，V21(20,20,120)，V22(-20,20,120)，V23(-20,-20,120)，V24(20,-20,120)；假設(shè)現(xiàn)實(shí)設(shè)備為Camera，點(diǎn)坐標(biāo)CC(0,0,200)；通過Unity中的transform.position實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)；當(dāng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備移動(dòng)時(shí)，設(shè)備相對現(xiàn)實(shí)場景的位置和方向發(fā)生改變，通過實(shí)時(shí)計(jì)算得到每幀時(shí)設(shè)備的坐標(biāo)CC，unity中每秒幀率在30左右，1秒的時(shí)間足夠反應(yīng)出設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡；最后，根據(jù)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度，控制虛擬設(shè)備進(jìn)行與現(xiàn)實(shí)設(shè)備同步的運(yùn)動(dòng)。

如圖2所示，步驟S3中，根據(jù)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)，計(jì)算現(xiàn)實(shí)設(shè)備的移動(dòng)方向，具體包括：

A1：獲取現(xiàn)實(shí)設(shè)備的第一預(yù)設(shè)幀數(shù)的AR空間坐標(biāo)；

A2：將第一預(yù)設(shè)幀數(shù)的AR空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的空間向量；

A3：通過Unity的Vector3組件和空間向量，計(jì)算現(xiàn)實(shí)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量，得到移動(dòng)方向。

上述實(shí)施例中，通過Unity的Vector3(x1,y1,z1)與Vector3(x2,y2,z2)相減的方法來計(jì)算每2幀設(shè)備運(yùn)動(dòng)向量，命名向量為v，v1＝CC2-CC1，在現(xiàn)實(shí)場景下，用戶的移動(dòng)方向相對來說是不規(guī)則的，這里需要取值范圍相對來說要小一些，以10幀為計(jì)算范圍。假設(shè)當(dāng)前運(yùn)行幀數(shù)為m，

m＝0時(shí)，v＝0；

m<10時(shí)，v＝CCn-CC1；

m>＝10時(shí)，v＝CC10-CC1。

如圖3所示，步驟S3中，根據(jù)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)，計(jì)算現(xiàn)實(shí)設(shè)備的移動(dòng)速度，具體包括：

B1：獲取現(xiàn)實(shí)設(shè)備的第二預(yù)設(shè)幀數(shù)的AR空間坐標(biāo)；

B2：通過Unity的Vector3組件計(jì)算每相鄰兩幀返回的現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)的間距；

B3：通過加權(quán)平均法對間距進(jìn)行加權(quán)平均，得到移動(dòng)速度。

上述實(shí)施例中，unity中每秒幀率在30左右，1秒的時(shí)間足夠反應(yīng)出設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡，因此這里采用最近30幀數(shù)據(jù)來計(jì)算設(shè)備移動(dòng)速度和方向；設(shè)30幀設(shè)備坐標(biāo)為：CC1,CC2,CC3,…,CC30，通過Unity的Vector3.Distance(CC1,CC2)來計(jì)算每2幀間距，依次得到間距為d1，d2，d3，…，d29。

由于在使用場景下，設(shè)備的移動(dòng)相對穩(wěn)定而緩慢，因此設(shè)備的移動(dòng)速度相對來說是比較平滑的，由于越接近運(yùn)行幀，其速度越真實(shí)，因此采用權(quán)重的方式計(jì)算速度s。假設(shè)當(dāng)前運(yùn)行幀數(shù)為n，

n＝0時(shí)，s＝0；

n<30時(shí)，s＝(d1*1+d2*2+…+dn*n)/(1+2+…+n)；

n>＝30時(shí)，s＝(d1*1+d2*2+…+d30*30)/(1+2+…+30)。

如圖4所示，一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)，適用于現(xiàn)實(shí)設(shè)備和現(xiàn)實(shí)設(shè)備通過AR技術(shù)得到的虛擬設(shè)備，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)包括：

建立模塊1，用于在Unity中建立三維場景，將Unity中的坐標(biāo)系作為AR空間坐標(biāo)系，將現(xiàn)實(shí)場景的中心點(diǎn)作為AR空間坐標(biāo)系的原點(diǎn)，將現(xiàn)實(shí)設(shè)備作為AR空間坐標(biāo)系中的一點(diǎn)；

獲取模塊2，用于通過Unity中的transform組件實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)；

計(jì)算模塊3，用于根據(jù)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)，計(jì)算現(xiàn)實(shí)設(shè)備的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度；

控制模塊4，用于根據(jù)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度，控制虛擬設(shè)備進(jìn)行與現(xiàn)實(shí)設(shè)備同步的運(yùn)動(dòng)；

其中，建立模塊1、獲取模塊2、計(jì)算模塊3和控制模塊4依次連接。

如圖5所示，計(jì)算模塊3包括：

第一獲取子模塊31，用于獲取現(xiàn)實(shí)設(shè)備的第一預(yù)設(shè)幀數(shù)的AR空間坐標(biāo)；

轉(zhuǎn)換子模塊32，用于將第一預(yù)設(shè)幀數(shù)的AR空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的空間向量；

第一計(jì)算子模塊33，用于通過Unity的Vector3組件和空間向量，計(jì)算現(xiàn)實(shí)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量，得到移動(dòng)方向；

其中，獲取子模塊31、轉(zhuǎn)換子模塊32和計(jì)算子模塊33連接。

如圖5所示，計(jì)算模塊3還包括：

第二獲取子模塊34，用于獲取現(xiàn)實(shí)設(shè)備的第二預(yù)設(shè)幀數(shù)的AR空間坐標(biāo)；

第二計(jì)算子模塊35，用于通過Unity的Vector3組件計(jì)算每相鄰兩幀返回的現(xiàn)實(shí)設(shè)備的AR空間坐標(biāo)的間距；

加權(quán)子模塊36，用于通過加權(quán)平均法對間距進(jìn)行加權(quán)平均，得到移動(dòng)速度；

其中，第二獲取子模塊34、第二計(jì)算子模塊35和加權(quán)子模塊36依次連接。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。