基于实物在虚拟现实场景中显示目标图像的方法及系统的制作方法

基于实物在虚拟现实场景中显示目标图像的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及虚拟现实技术领域，具体地说，设及一种基于实物在拟现实场景中显 示目标图像的方法及系统。
【背景技术】
[000引虚拟现实，VirtualReality,简称VR，是近年来出现的高新技术，也称灵境技术 (我国著名科学家钱学森翻译）。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个=维空间的虚拟世界， 提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可W及时、没 有限制地观察S维空间内的事物。
[0003] 随着虚拟现实技术的发展，对人在虚拟现实环境中的互动有了新的要求，但是，现 在大多数人机互动方案仅适用于传统的屏幕设备，并不适用于虚拟现实中的场景。
[0004] 而目前常规的虚拟现实中的互动也大多是一些简单的互动，譬如，虚拟现实体验 者通过佩戴相应的设备可W在虚拟现实场景中观测到自己的双手，当体验者将双手靠近自 己时，虚拟现实场景中会相同比例的显示双手靠近，反之，当体验者将双手置于远处时，虚 拟现实场景会W相同比例显示双手远离自己，参见图1，左边实像为手在现实中移动情况， 右边虚像为手在虚拟场景中显示情况。该样虽然一定程度上实现了体验者与虚拟现实场景 的交互，但只是将双手简单的呈现在虚拟现实场景中，趣味性不足，用户不能从中得到良好 的交互体验。
[0005] 因此，需要一种可W将实物W多种方式显示在虚拟现实场景中的方法和系统。

【发明内容】

[0006] 本发明要解决的一个技术问题是提供一种基于实物在虚拟现实场景中显示目标 图像的方法及系统，将实物W多种方式显示在虚拟现实场景中。
[0007] 根据本发明的一个方面，提供了一种基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟 现实场景中显示目标图像的方法，包括：
[000引获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像；
[0009] 获取所述实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距离；
[0010] 根据所述现实距离，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设 备之间的虚拟距离，对于至少部分范围内的现实距离，所述虚拟距离与所述现实距离的比 值不为1;
[0011] 基于所述虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述目标图像。
[0012] 优选地，虚拟距离是现实距离的连续函数，其斜率S随现实距离的变化而变化；
[0013] 根据所述斜率S和所述现实距离确定所述虚拟距离。
[0014] 优选地，将现实距离分为N个子现实距离段，其中N为大于1的自然数；
[00巧]N个子现实距离段的斜率S由近到远依次为Si、S2、S3、……、Sw，其中，Si、S2、S3、……、Sw分别是常数。
[0016]优选地，Si<S2<S3<'''<Sn;或者
[0017] 81乂2〉53〉'''乂1^;或者
[001引Si、S2、Ss、……、5^中至少有一个值使得81、52、53、……、Sw不按大小顺序排列。
[0019] 优选地，所述虚拟距离越大，在虚拟现实场景中显示的目标图像越小；或者
[0020] 所述虚拟距离越大，在虚拟现实场景中显示的目标图像越大。
[0021] 优选地，在虚拟现实场景中显示的目标图像大小不变，所述虚拟现实场景随着虚 拟距离的变化而缩放；
[0022] 当所述虚拟距离增大时，放大所述虚拟现实场景；或者
[0023] 当所述虚拟距离增大时，缩小所述虚拟现实场景。
[0024] 优选地，该方法还可W包括：
[0025] 获取将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像；
[0026] 获取第二实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的第二现实距离；
[0027] 根据所述第二现实距离确定第二目标图像与虚拟现实显示设备之间的第二虚拟 距离，第二虚拟距离和第二现实距离的第二比值与虚拟距离和现实距离的比值不同；
[002引基于第二虚拟距离，在虚拟现实场景中显示第二目标图像。
[0029] 根据本发明的另一方面，提供了一种基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显 示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，包括：
[0030] 获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像；
[0031] 获取手所处的上臂和前臂之间的夹角0 ;
[0032] 根据夹角0，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间 的虚拟距离；
[0033] 基于虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图像。
[0034] 优选地，虚拟距离是夹角0的连续函数，其斜率S'随夹角0的变化而变化；
[0035] 根据斜率S'和所述夹角0确定虚拟距离。
[0036] 优选地，该方法还包括：
[0037] 获取现实距离，
[003引其中，根据所述夹角0和斜率S'确定所述虚拟距离的步骤包括：
[0039] 根据夹角0确定斜率S' 及
[0040] 根据斜率S'和现实距离确定所述虚拟距离。
[0041] 优选地，将夹角0从0°到180°依次分为N个角度范围，N为大于1的自然数；
[0042] N个角度范围内的斜率S'依次为S'i、S' 2、S' 3、……、S'w，其中，S'i、S' 2、 S' 3、……、S'w分别是常数。
[0043]优选地，S'i<S' 2<S' 3<'''<S'N;或者
[0044]S' i〉S' 2〉S' 3〉…〉S'N;或者
[0045]S' i、S' 2、S' 3、……、S'N中至少有一个值使得 S'i、S' 2、S'3、……、S'N 不按大小顺序排列。
[0046] 优选地，当上臂和前臂形成的夹角为180°时，该方法还包括：
[0047] 检测到虚拟现实体验者的手向前发生位移时，进一步增大虚拟距离。
[0048] 优选地，该方法还可W包括：
[0049] 获取将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像；
[0化0] 获取第二只手所处的上臂和前臂之间的夹角02;
[0051]根据所述夹角02,确定将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像与虚拟现实显 示设备之间的第二虚拟距离，所述第二虚拟距离和夹角02的第二比值与所述虚拟距离和 所述夹角0的第一比值不同；
[0化2] 基于所述第二虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示像第二目标图像。
[0化3] 根据本发明的另一方面，提供了一种虚拟现实显示系统，用于根据实物将目标图 像显示在虚拟现实场景中，包括：
[0化4] 虚拟现实显示设备，用于显示虚拟现实场景；
[0055] 图像获取单元，与虚拟现实显示设备电性连接，用于获取将在虚拟现实场景中显 示的目标图像，并将获取的目标图像传送至虚拟现实显示设备；
[0化6] 距离检测单元，用于检测实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距 离；
[0化7] 数据处理单元，分别与距离检测单元、虚拟现实显示设备电性连接，用于接收现实 距离，并根据接收到的现实距离确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示 设备之间的虚拟距离，并将确定好的虚拟距离传送至虚拟现实显示设备，其中，对于至少部 分范围内的现实距离，虚拟距离与所述现实距离的比值不为1;
[0化引虚拟现实显示设备基于所述虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图像。
[0化9] 优选地，虚拟距离是现实距离的连续函数，其斜率S随现实距离的变化而变化；
[0060] 数据处理单元根据斜率S和现实距离确定虚拟距离。
[0061] 优选地，数据处理单元将现实距离分为N个子现实距离段，其中N为大于1的自然 数；
[006引N个子现实距离段的斜率S由近到远依次为Si、S2、S3、……、Sw，其中，Si、S2、 S3、……、Sw分别是常数。
[0063]优选地，Si<S2<S3<'''<Sn;或者
[0064] 81乂2乂3〉...乂"；；或者
[0065]S1.S2.S3.……、5冲至少有一个值使得8 1、52、53、……、Sw不按大小顺序排列。
[0066] 优选地，数据处理单元确定的虚拟距离越大，虚拟现实显示设备显示的虚拟现实 场景中的目标图像越小；或者
[0067] 数据处理单元确定的虚拟距离越大，虚拟现实显示设备显示的虚拟现实场景中的 目标图像越大。
[0068] 优选地，虚拟现实显示设备显示的虚拟现实场景中的实物图像大小不变，虚拟现 实场景随着虚拟距离的变化而缩放；即
[0069] 数据处理单元确定的虚拟距 离增大时，虚拟现实显示设备放大其显示的虚拟现实 场景；或者
[0070] 数据处理单元确定的虚拟距离增大时，虚拟现实显示设备缩小其显示的虚拟现实 场景。
[0071] 根据本发明的另一方面，提供了一种虚拟现实显示系统，用于根据虚拟现实场景 体验者的手将目标图像显示在虚拟现实场景中，包括：
[0072] 虚拟现实显示设备，用于显示虚拟现实场景；
[0073] 图像获取单元，与虚拟现实显示设备电性连接，用于获取将在虚拟现实场景中显 示的目标图像，并将获取的目标图像传送至虚拟现实显示设备；
[0074] 角度检测单元，用于获取手所处的上臂和前臂之间的夹角0;
[0075] 数据处理单元，分别与距离检测单元、虚拟现实显示设备电性连接，用于接收所述 夹角9,并根据接收到的夹角0确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显 示设备之间的虚拟距离，并将确定好的虚拟距离传送至虚拟现实显示设备；
[0076] 虚拟现实显示设备基于虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图像。
[0077] 优选地，虚拟距离是夹角0的连续函数，其斜率S'随夹角0的变化而变化； [007引数据处理单元根据所述斜率S'和夹角0确定虚拟距离。
[0079] 优选地，数据处理单元将夹角0的范围从0°到180°依次分为N个角度范围，N 为大于1的自然数；
[0080]N个角度范围内的斜率s'依次为s'1、S'2、S'3、……、s'w，其中，S'1、S'2、 S' 3、……、S'w分别是常数。
[00川优选地，s' 1<S' 2<S'3<w<S'w;或者
[0082] S' i〉S' 2〉S' 3〉…〉S'N;或者
[0083]S' 1、S' 2、S' 3、……、S'N中至少有一个值使得 S' 1、S' 2、S'3、……、S'N 不按大小顺序排列。
[0084] 优选地，当角度检测单元检测到上臂和前臂形成的夹角为180°，并且距离检测单 元检测到虚拟现实体验者的手进一步向前发生位移并返回时，数据处理单元进一步增大虚 拟距离。
[0085] 通过本发明提供的基于实物在虚拟现实场景中显示目标图像的方法及系统，实物 在虚拟场景中的显示距离和现实距离可按照各种比例进行显示，且实物还可W替换成其它 目标图像显示在虚拟场景中，提高体验者与虚拟场景之间互动的趣味性。
【附图说明】
[0086] 通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述W及其 它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号 通常代表相同部件。
[0087] 图1是基于常规方法将手显示在虚拟现实场景中的示意图；
[008引图2是根据本发明的一个实施例的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟 现实场景中显示目标图像的方法的示意性流程图；
[0089] 图3、图4、图6、图7、图8-1、图8-2、图8-3是基于本发明将目标图像显示在虚拟 现实场景中的效果示意图；
[0090] 图5是本发明中现实距离与显示距离的一种函数关系示意图；
[0091] 图9是根据本发明的另一个实施例的基于体验者的手在虚拟现实显示设备上显 示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法的示意性流程图；
[0092] 图10是根据本发明的另一个实施例的虚拟现实显示系统的示意性方框图；
[0093] 图11是根据本发明的另一个实施例的虚拟现实显示系统的示意性方框图。
【具体实施方式】
[0094]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开 的优选实施方式，然而应该理解，可各种形式实现本公开而不应被该里阐述的实施方 式所限制。相反，提供该些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的 范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0095] 图2是根据本发明的一个实施例的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟 现实场景中显示目标图像的方法的示意性流程图。
[0096] 其中，图2所示的执行顺序仅是为了更清楚地描述本发明，应该明白，对本发明而 言，步骤S10与S20、S30的顺序可W调换，即可W先执行步骤S20、S30然后执行步骤S10， 也可W同时执行，其执行顺序对本发明并无影响。
[0097] 在步骤S10,获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像。
[009引其中，在虚拟现实场景中显示的目标图像可W是实物的图像，也可W是其它图像。 参见图3,实物为手，目标图像为兔子，即用兔子，代替手显示在虚拟现实场景中，该样可W 进一步增加互动的趣味性。
[0099]目标图像是实物图像时，目标图像可W通过拍摄的方式获取，并将获取的目标图 像传送至虚拟现实显示设备，目标图像是其它用W替代实物显示在虚拟现实场景中的图像 时，可W预先在虚拟现实显示设备上设置多个目标图像，供用户选择。
[0100] 在步骤S20,获取实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距离。
[0101] 实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距离可通过多种测距装置进 行测量，如可W通过但不限于距离传感器、图像识别传感器、激光测距，在使用时，可将测距 装置安装在虚拟现实显示设备上，对实物进行测距，来获取现实距离。
[0102] 在步骤S30,根据现实距离，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实 显示设备之间的虚拟距离，对于至少部分范围内的现实距离，虚拟距离与现实距离的比值 不为1。
[0103] 也就是说，目标图像在虚拟现实场景中的虚拟距离和实物与虚拟现实显示设备之 间的现实距离可W有不同的对应关系，参见图4,图4是实物和目标图像都是手，当手在现 实场景中移动距离L时，手在虚拟现实场景中移动化，当然，图4仅是用于形象说明本发明 效果的一个示意性示图，还可W有其它对应关系。
[0104] 虚拟距离还可W随着现实距离的变化而连续变化，也可W非连续变化，非连续变 化就是随着实物位置的改变，目标图像可W跳跃出现在虚拟现实场景中某些位置。
[01化]考虑到目标图像在虚拟现实场景中的位置连续变化时，体验者感觉比较真实，且 连续变化时目标图像可W达到虚拟场景中各个位置，因此，下面对连续变化的情形做详细 说明，该种情况下，虚拟距离是现实距离的连续函数，用LV表示虚拟距离，LR代表现实距 离，S代表连续函数的斜率，也就是虚拟距离变化量与相应的现实距离变化量的比值，其中， S既可W是常数，也可W是一个随着现实距离LR变化而变化的量，则虚拟距离LV可由下式 表不：
[0106]
[0107] 该式中的s和c取不同值时，虚拟距离和现实距离就有不同的对应关系。
[010引例如，当S取常数2时，表示目标图像在虚拟现实场景中的虚拟距离随着实物的现 实距离的变化而发生双倍的变化，也就是说，实物向前移动距离L时，目标图像在虚拟现实 场景中向远处移动化，此时虚拟距离的公式可简化为：
[0109] LV =化R+C;
[0110] C代表着实物现实距离为零时，目标图像在虚拟现实场景中的位置，即目标图像在 虚拟现实场景中的初始位置，也就是虚拟距离的初始值，当C为一个正数时，表示目标图像 一开始就位于虚拟现实场景中某个位置，当体验者移动实物时，就可W控制目标图像在虚 拟现实场景中的移动。
[0111] 又例如，当S取负1，C取一个正数时，虚拟距离的公式可简化为：
[0112] LV = C-LR；
[0113] 表示实物离虚拟现实显示设备越远，目标图像在虚拟现实场景中越近，该种情况 下，当实物是虚拟现实场景体验者的手，目标图像也是手时，体验者如果想在虚拟现实场景 中用手靠近虚拟现实场景中的其它物体，就需要反方向控制手的移动，该样，有别于传统的 互动方案中根据物体的现实距离简单的将其呈现在虚拟现实场景中，可W增加游戏难度， 进而提升趣味性，其中，手也可W是其它实物如球、棍等各种实物，相应地，目标图像也可W 是其它任何想要在虚拟场景中显示的图像。
[0114] 又如，当S恒为1，C为一个固定的正数时，虚拟距离的公式可简化为：
[01巧]LV = LR+C;
[0116] 该式表示目标图像一开始就位于虚拟现实场景中某个位置，当实物移动距离L 时，目标图像在虚拟现实场景中初始位置的基础上也相应的移动距离L。
[0117] 进一步地，还可W将现实距离分为N个子现实距离段，其中N为大于1的自然数；
[011引 N个子现实距离段的斜率S由近到远依次为Si、S2、S3、……、Sw，其中，Si、S2、 S3、……、Sw分别是常数，此时不同距离段的虚拟距离的确定公式可简化为：
[0119] LV = SiLR-Ci； [0120] 其中i=l，2,3…N，。是为不同距离段设置的常数，使得LV连续，即实物处在某个 子现实距离段时，随着实物现实距离的改变，目标图像在虚拟现实场景中的移动速率是一 固定值，当实物处在不同子现实距离段时，目标图像在虚拟现实场景中有不同的位移速率。
[0121] 为了增强目标图像在虚拟现实场景中移动的规则性可W使Si<S2<S3<w<Sw，即当 实物经过由近到远不同的子现实距离段时，目标图像在虚拟现实场景中移动的速率越来越 快。
[0122] 或者51乂2乂3〉'''乂,，即当实物经过由近到远不同的子现实距离段时，目标图像在 虚拟现实场景中移动的速率越来越慢。
[0123] 为了增强难度，还可W使目标图像在虚拟现实场景中按不规则的移动速率移动， 即Si、S2、Ss、……、Sw中至少有一个值使得Si、S2、S3、……、Sw不按大小顺序排列，即当实物 经过由近到远不同的子现实距离段时，目标图像在虚拟现实场景中移动的速率忽快忽慢。
[0124] 参见图5,图5所示将现实距离分为3个距离段，对于L1来说，有Si乂2乂3,对于L2 来说，Si<S2<S3。
[01巧]当然，随着S、C的不同，虚拟距离和现实距离之间还有很多对应关系，此处不再 一一列举，此外，应当明白，在实际操作中可w根据实际设定情况采用各种简化方式来计算 虚拟距离LV，而不必采用上述积分形式。例如，事先制定LV和LR之间的关系表格，通过查 找表格即可确定LV。
[01%] 在步骤S40,基于虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图像。
[0127] 虚拟距离确定后，就可W通过虚拟现实显示设备将目标图像显示在虚拟现实场景 的相应位置。
[0128] 其中，为了进一步增强趣味性，可W有多种在虚拟现实场景中显示目标图像的方 法。
[0129] 例如，虚拟距离越大，在虚拟现实场景中的显示的目标图像越大，如图6所示，目 标图像是手，手在虚拟现实场景中越远，手越大，当手从近到远移动时，就有一种手在虚拟 现实场景中逐渐变大的魔法效果，提高趣味性；
[0130] 如图7所示，还可W反过来，目标图像在虚拟现实场景中的虚拟距离越大，在虚拟 现实场景中的显示的目标图像越小，该样通过目标图像的大小，体验者可W更真实的感受 到目标图像在虚拟场景中的位置，提高互动的真实性；
[0131] 还可W目标图像大小不变，虚拟现实场景随着虚拟距离的变化而缩放，即虚拟距 离增大时，放大所述虚拟现实场景；或者反过来，虚拟距离增大时，缩小所述虚拟现实场景。
[0132] 具体可参见图8-1至图8-3,图8-1至图8-3为手在虚拟现实场景中某位置处的显 示图，其中S角形代表虚拟场景，其中，图8-1为参照图，将图8-2和图8-3与图8-1分别比 较可W看出，图8-2表示当虚拟距离增大时，放大虚拟现实场景，图8-3表示当虚拟距离增 大时，缩小所述虚拟现实场景。
[0133] W实物为手的情况来说，当体验者的手在虚拟现实场景中往前伸时，放大虚拟现 实场景，或者缩小虚拟现实场景，该样，当体验者想近距离或远距离看虚拟现实场景中远处 景物时，只需要手的移动即可实现，增强体验者与虚拟现实场景的互动性，另一方面，体验 者的手在虚拟现实场景中往前伸时，放大手所到之处的虚拟现实场景，还便于人进行互动 操作，例如，体验者想触碰到虚拟现实场景中远处某个较小的虚拟物体，当手伸过去，放大 手所处的场景可W方便体验者操作，提升互动体验。
[0134] 另外，还可将多个实物显示在虚拟现实场景中，下面W两个实物为例进行说明，其 中将一个实物的目标图像显示在虚拟现实场景中在上文已做了详细说明，此处不再寶述， 在上文的基础上，还包括获取将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像和第二实物在现实 环境中与虚拟现实显示设备之间的第二现实距离，根据第二现实距离确定第二目标图像与 虚拟现实显示设备之间的第二虚拟距离，第二虚拟距离和所述第二现实距离的第二比值和 所述虚拟距离和所述现实距离的比值不同，基于第二虚拟距离，在虚拟现实场景中显示所 述第二目标图像。
[01巧]在此，通过将两个实物分别显示在虚拟现实场景中，可W实现在虚拟现实场景中 不同用户之间的互动，例如用户A和用户B各持一个实物，用户A手持的实物在虚拟现实场 景中显示的目标图像可W是馨鱼，用户B手持的实物在虚拟现实场景中显示的目标图像可 W是小鱼，用户A通过移动其持有的实物可实现在虚拟现实场景中追赶用户B，而用户B通 过移动其持有的实物可实现在虚拟现实场景中逃离用户A，提高在虚拟现实场景中不同用 户间的互动乐趣。
[0136] 另外，两个实物各自的虚拟距离和现实距离的比值不同。例如，体验者左手拿第一 实物，右手拿第二实物，用户可W选择第一实物和第二实物在虚拟场景中对应的目标图像， 假设与第一实物、第二实物对应的目标图像都是棍椿，且第一实物的棍椿的虚拟距离随着 第一实物的现实距离的增大而增大，第二实物的棍椿的虚拟距离随着第二实物的现实距离 的增大而减小，且第二实物初始位置在虚拟场景中远处某个位置，该样用户可W通过移动 左、右手来改变相应的第一实物和第二实物的现实距离，从而改变相应的棍椿的位置，来达 到双手互博的效果，提升互动乐趣。
[0137] 当实物为手时，考虑到不同年龄、不同体质的人的胳膊长度不同，如果仅通过手与 虚拟现实显示设备之间的实际距离来确定目标图像在虚拟现实场景中的虚拟位置，会造成 目标图像在虚拟现实场景中显示的虚拟距离有限，当体验者的胳膊较短，或体验者为儿童 时，其在虚拟现实场景中手可W达到的位置有限，该样会降低体验的乐趣，因此，针对实物 为手的情况，本发明还提供了另一种在虚拟现实场景中显示目标图像的方法，其中，该方法 的部分内容在上文已做了详细说明，重复之处，不再寶述。
[0138] 如图9所示，图9是根据本发明的另一个实施例的基于体验者的手在虚拟现实显 示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法的示意性流程图，其中，图9所示的 执行顺序仅是为了更清楚地描述本发明，应该明白，对本发明而言，步骤S100与S200、S300 的顺序可W调换，即可W先执行步骤S200、S300然后执行步骤S100,也可W同时执行，其执 行顺序对本发明并无影响。
[0139]在步骤S100，获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像。
[0140] 具体参见图2步骤S10的描述。
[0141] 在步骤S200,获取手所处的上臂和前臂之间的夹角0。
[0142] 其中，夹角0可通过多种测量方式测得，如可W通过但不限于图像识别技术或者 运动传感器、压力传感器等测量得到。
[0143]在步骤S300,根据夹角0，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实 显示设备之间的虚拟距离。
[0144] 其中，虚拟距离与夹角0可W是各种对应关系。例如，虚拟距离既可W随着夹角 0的变化而连续变化，也可W非连续变化。
[0145] 考虑到目标图像在虚拟现实场景中的位置连续变化时，目标图像可W达到虚拟场 景中任一位置，该样体验者感觉比较真实，该种情况下，虚拟距离是夹角0的连续函数，用 LV代表虚拟距离，S'代表函数的斜率，其中，S'既可W是常数，也可W随着夹角0的变化 而变化，所W，虚拟距离可由下式表示，即；
[0146] LV=f^S'de+C;
[0147] 该式中的s'和C取不同值时，虚拟距离和夹角0就有不同的对应关系，具体示例 可参考上文，不再寶述。
[0148] 由于正常体验者的上臂和前臂之间的夹角都可W在0°到180°之间变化，该样 根据角度的变化来确定目标图像在虚拟现实场景中的位置，消除了年龄和体质不同带来的 影响，可W满足各类群体的体验需求。
[0149] 考虑到仅通过夹角确定目标图像在虚拟现实场景中的位置，对所有人群采用一个 标准，可能会降低某些体验感受，例如，当体验者是儿童时，由于其胳膊较短，如果仅通过夹 角确定目标图像在虚拟现实场景中的虚拟距离，可能会造成体验者向前伸了一小段距离， 而目标图像已处在虚拟现实场景中很远的位置，该样不利于体验者控制目标图像的移动， 降低体验感受，因此，可通过夹角和手与虚拟现实显示设备之间的现实距离来联合确定目 标图像的虚拟距离，此时s'为0的函数，即s'由0确定，不同的0与LR之间存在不同 的对应关系，即0 = 0(LR)，因此，可W认为S'也是LR的函数：
[0 巧 0]
[0151] 该样可W消除仅通过夹角确定虚拟距离对某些人群造成的影响。
[0152] 进一步地，当上臂和前臂形成的夹角为180°时，检测到虚拟现实体验者的手向前 发生位移时，进一步增大虚拟距离，即当体验者胳膊伸展开时，还可W通过指关节、肘关节 W及肩关节之中一个或几个的的屈伸来使得手继续向前发生位移，此时，通过位移检测装 置如距离传感器、 激光测距等等可W对发生的位移进行测量，当胳膊神展开，若检测到手继 续向前发生位移时，即可进一步增大虚拟距离。
[0153] 在步骤S400,基于虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图像。
[0154] 虚拟距离确定后，就可W通过虚拟现实显示设备将目标图像显示在虚拟现实场景 的相应位置处。
[0155] 其中，为了进一步增强趣味性，可W有多种在虚拟现实场景中显示目标图像的方 法，例如：
[0156] 将夹角0从0°到180°依次分为N个角度范围，N为大于1的自然数，设N个角 度范围内的斜率S'依次为S'i、S' 2、S' 3、……、S'w，其中，S'i、S' 2、S' 3、……、 S'N分别是常数，此时，不同角度范围的LV=S'i0-。，其中i= 1，2,3，"N，。是为不同 距离段设置的常数，使得LV连续，即夹角0处在不同子现实距离段时，目标图像在虚拟现 实场景中有不同的位移速率。
[0157] 进一步地，S'i<S' 2<S' 3<w<S'W，即夹角0越大，目标图像在虚拟现实场景 中移动速率越快；
[015引或者S'i〉S' 2〉S' 3〉…乂'W，即夹角0越大，目标图像在虚拟现实场景中移动 的速率越慢；
[0159] 为了增强难度，还可W使目标图像在虚拟现实场景中按不规则的移动速率移动， 即S' 1、S' 2、S' 3、……、s'N中至少有一个值使得s' 1、S' 2、S' 3、……、S'N不按 大小顺序排列。
[0160] 另外，还可将与双手对应的目标图像显示在虚拟现实场景中，其中，将每只手的目 标图像显示在虚拟现实场景中的方法在上文已做详细说明，此处不再寶述，在上文的基础 上，还包括，获取将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像W及第二只手所处的上臂和前 臂之间的夹角02,根据所述夹角02,确定将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像与虚 拟现实显示设备之间的第二虚拟距离，基于第二虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示像 第二目标图像。
[0161] 需要说明的是，双手可W由体验者A的一只手和体验者B的另一只手组成，也可W 由一个体验者的左、右手组成，第二虚拟距离和夹角0 2的第二比值和虚拟距离和夹角0 的第一比值可w相同，也可w不同，具体事例可参见上文中对多个实物进行显示的例子，此 处不再举例说明。
[0162] 上面参考图2至图9详细描述了基于实物在虚拟现实场景中显示目标图像的方 法，下面参考图10、图11描述虚拟现实显示系统。
[0163] 下面描述的系统中装置的很多功能分别与上面参考图2至图9描述的步骤的功能 相同。为了避免重复，该里重点描述该系统可W具有的装置结构，而对于一些细节，则不再 寶述，可W参考上文中的相应描述。
[0164] 图10是本发明一个实施例提供的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现 实场景中显示目标图像的系统的示意性方框图。
[01化]如图10所示，系统包括虚拟现实显示设备100、图像获取单元200、距离检测单元 300W及数据处理单元400。
[0166] 虚拟现实显示设备100用于显示虚拟现实场景；
[0167] 距离检测单元300用于检测实物在现实环境中与虚拟现实显示器之间的现实距 离；
[0168] 数据处理单元400分别与所述距离检测单元300、虚拟现实显示设备100电性连 接，用于接收现实距离，并根据接收到的现实距离确定将在虚拟现实场景中显示的目标图 像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离，并将确定好的虚拟距离传送至虚拟现实显示设备 100,其中，对于至少部分范围内的现实距离，虚拟距离与所述现实距离的比值不为1 ;
[0169] 虚拟现实显示设备100基于接收到的虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图 像。
[0170] 其中，目标图像在虚拟现实场景中的虚拟距离的确定W及目标图像在虚拟现实场 景中显示方式可参见上文图2至图8-3的相应所述。
[0171] 图11是本发明另一实施例提供的基于体验者的手在虚拟现实显示设备上显示的 虚拟现实场景中显示目标图像的系统的示意性方框图。
[0172] 如图11所示，系统包括虚拟现实显示设备100、图像获取单元200、角度检测单元 500W及数据处理单元400。
[0173] 虚拟现实显示设备100用于显示虚拟现实场景；
[0174] 图像获取单元200与虚拟现实显示设备100电性连接，用于获取将在虚拟现实场 景中显示的目标图像，并将获取的目标图像传送至虚拟现实显示设备100 ;
[01巧]角度检测单元500用于获取手所处的上臂和前臂之间的夹角0;
[0176] 数据处理单元400分别与角度检测单元500、虚拟现实显示设备100电性连接，用 于接收夹角9,并根据接收到的夹角0确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟 现实显示设备100之间的虚拟距离，并将确定好的虚拟距离传送至虚拟现实显示设备100 .
[0177] 虚拟现实显示设备100基于接收到的虚拟距离，在虚拟现实场景中显示目标图 像。
[0178] 其中，目标图像在虚拟现实场景中的虚拟距离的确定方式可参见上文图9的相应 所述。
[0179] 上文中已经参考附图2至图11详细描述了根据本发明的基于实物在虚拟现实场 景中显示目标图像的方法及系统。
[0180] 此外，根据本发明的方法还可W实现为一种计算机程序产品，该计算机程序产品 包括计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有用于执行本发明的方法中限定的上述 功能的计算机程序。本领域技术人员还将明白的是，结合该里的公开所描述的各种示例性 逻辑块、模块、电路和算法步骤可W被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。
[0181] 附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统和方法的可能实 现的体系架构、功能和操作。在该点上，流程图或框图中的每个方框可W代表一个模块、程 序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的 逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可 不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可W基本并行地执行， 它们有时也可W按相反的顺序执行，该依所设及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流 程图中的每个方框、W及框图和/或流程图中的方框的组合，可W用执行规定的功能或操 作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可W用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0182] W上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也 不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技 术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨 在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的 其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
【主权项】
1. 一种基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法， 包括： 获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像； 获取所述实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距离； 根据所述现实距离，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之 间的虚拟距离，对于至少部分范围内的现实距离，所述虚拟距离与所述现实距离的比值不 为1; 基于所述虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述目标图像。2. 根据权利要求1所述的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显 示目标图像的方法，其中， 虚拟距离是现实距离的连续函数，其斜率S随现实距离的变化而变化； 根据所述斜率S和所述现实距离确定所述虚拟距离。3. 根据权利要求2所述的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显 示目标图像的方法，其中， 所述现实距离分为N个子现实距离段，其中N为大于1的自然数； 所述N个子现实距离段的斜率S由近到远依次为S2、S3........Sn，其中，S2、 S3........Sn分别是常数。4. 根据权利要求3所述的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显 示目标图像的方法，其中 S1S S2< S3<…< Sn;或者 S1S S2> S3>…〉SN;或者 S2、S3........Sn中至少有一个值使得S p S2、S3........Sn不按大小顺序排列。5. 根据权利要求1-4任一项所述的基于实物在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实 场景中显示目标图像的方法，还包括： 所述虚拟距离越大，在虚拟现实场景中显示的目标图像越小；或者 所述虚拟距离越大，在虚拟现实场景中显示的目标图像越大。6. 根据权利要求1-4任一项所述的在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显 示实物的实物图像的方法，还包括： 在虚拟现实场景 中显示的目标图像大小不变，所述虚拟现实场景随着虚拟距离的变化 而缩放； 当所述虚拟距离增大时，放大所述虚拟现实场景；或者 当所述虚拟距离增大时，缩小所述虚拟现实场景。7. 根据权利要求1-4任一项所述的在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中显 示实物的实物图像的方法，还包括： 获取将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像； 获取第二实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的第二现实距离； 根据所述第二现实距离确定第二目标图像与虚拟现实显示设备之间的第二虚拟距离， 所述第二虚拟距离和所述第二现实距离的第二比值与所述虚拟距离和所述现实距离的比 值不同； 基于所述第二虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述第二目标图像。8. -种基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示设备上显示的虚拟现实场景中 显示目标图像的方法，包括： 获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像； 获取所述手所处的上臂和前臂之间的夹角0 ; 根据所述夹角9，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间 的虚拟距离； 基于所述虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述目标图像。9. 根据权利要求8所述的基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示设备上显示 的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，其中， 所述虚拟距离是所述夹角0的连续函数，其斜率S'随夹角0的变化而变化； 根据所述夹角9和斜率S'确定所述虚拟距离。10. 根据权利要求9所述的基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示设备上显示 的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，还包括： 获取现实距离， 其中，根据所述夹角0和斜率S'确定所述虚拟距离的步骤包括： 根据夹角9确定斜率S';以及 根据斜率S'和现实距离确定所述虚拟距离。11. 根据权利要求9所述的基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示设备上显示 的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，其中， 将所述夹角9从0°到180°依次分为N个角度范围，N为大于1的自然数； 所述N个角度范围内的斜率S'依次为S' p S' 2、S' .........S' N，其中，S' p S' 2、S' .........S' N分别是常数。12. 根据权利要求11所述的基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示设备上显 示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，其中， i<S< 2<S< 3<~<S' N;或者 i>S< 2>S< 3>~>S' N;或者 S，W 2、S' .........S' N中至少有一个值使得 S' W 2、S' .........S' N 不按大小顺序排列。13. 根据权利要求8至12任一项所述的基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示 设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，其中，当所述上臂和前臂形成的夹角 为180°时，还包括： 检测到虚拟现实体验者的手向前发生位移时，进一步增大所述虚拟距离。14. 根据权利要求8至12任一项所述的基于虚拟现实场景体验者的手在虚拟现实显示 设备上显示的虚拟现实场景中显示目标图像的方法，还包括： 获取将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像； 获取第二只手所处的上臂和前臂之间的夹角02; 根据所述夹角9 2，确定将在虚拟现实场景中显示的第二目标图像与虚拟现实显示设 备之间的第二虚拟距离，所述第二虚拟距离和所述夹角0 2的第二比值与所述虚拟距离和 所述夹角9的第一比值不同； 基于所述第二虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示像第二目标图像。15. -种虚拟现实显示系统，用于根据实物将目标图像显示在虚拟现实场景中，包括： 虚拟现实显示设备，用于显示虚拟现实场景； 图像获取单元，与虚拟现实显示设备电性连接，用于获取将在虚拟现实场景中显示的 目标图像，并将获取的目标图像传送至虚拟现实显示设备； 距离检测单元，用于检测实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距离； 数据处理单元，分别与所述距离检测单元、虚拟现实显示设备电性连接，用于接收所述 现实距离，并根据接收到的现实距离确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实 显示设备之间的虚拟距离，并将确定好的虚拟距离传送至虚拟现实显示设备，其中，对于至 少部分范围内的现实距离，所述虚拟距离与所述现实距离的比值不为1 ; 所述虚拟现实显示设备基于所述虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述目标图 像。16. 根据权利要求15所述的虚拟现实显示系统，其中， 虚拟距离是现实距离的连续函数，其斜率S随现实距离的变化而变化； 所述数据处理单元根据所述斜率S和所述现实距离确定所述虚拟距离。17. 根据权利要求16所述的虚拟现实显示系统，其中，所述数据处理单元将现实距离 分为N个子现实距离段，其中N为大于1的自然数； 所述N个子现实距离段的斜率S由近到远依次为S2、S3........Sn，其中，S2、 S3........Sn分别是常数。18. 根据权利要求17所述的虚拟现实显示系统，其中， S1S S2< S3<…< Sn;或者 S1S S2> S3>…〉SN;或者 S2、S3........Sn中至少有一个值使得S p S2、S3........Sn不按大小顺序排列。19. 根据权利要求15至18任一项所述的虚拟现实显示系统，其中， 所述数据处理单元确定的虚拟距离越大，虚拟现实显示设备显示的虚拟现实场景中的 目标图像越小；或者 所述数据处理单元确定的虚拟距离越大，虚拟现实显示设备显示的虚拟现实场景中的 目标图像越大。20. 根据权利要求15至18任一项所述的虚拟现实显示系统，其中， 所述虚拟现实显示设备显示的虚拟现实场景中的实物图像大小不变，所述虚拟现实场 景随着虚拟距离的变化而缩放； 所述数据处理单元确定的虚拟距离增大时，虚拟现实显示设备放大其显示的虚拟现实 场景；或者 所述数据处理单元确定的虚拟距离增大时，虚拟现实显示设备缩小其显示的虚拟现实 场景。21. -种虚拟现实显示系统，用于根据虚拟现实场景体验者的手将目标图像显示在虚 拟现实场景中，包括： 虚拟现实显示设备，用于显示虚拟现实场景； 图像获取单元，与虚拟现实显示设备电性连接，用于获取将在虚拟现实场景中显示的 目标图像，并将获取的目标图像传送至虚拟现实显示设备； 角度检测单元，用于获取所述手所处的上臂和前臂之间的夹角0 ; 数据处理单元，分别与所述距离检测单元、虚拟现实显示设备电性连接，用于接收所述 夹角0，并根据接收到的夹角0确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显 示设备之间的虚拟距离，并将确定好的虚拟距离传送至虚拟现实显示设备； 所述虚拟现实显示设备基于所述虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述目标图 像。22. 根据权利要求21所述的虚拟现实显示系统，其中，虚拟距离是夹角0的连续函数， 其斜率S'随夹角0的变化而变化； 所述数据处理单元根据所述斜率S'和所述夹角0确定所述虚拟距离。23. 根据权利要求22所述的虚拟现实显示系统，其中， 所述数据处理单元将夹角9的范围从0°到180°依次分为N个角度范围，N为大于1 的自然数； 所述N个角度范围内的斜率S'依次为S' p S' 2、S' .........S' N，其中，S' p S' 2、S' .........S' N分别是常数。24. 根据权利要求23所述的虚拟现实显示系统，其中， i<S< 2<S< 3<~<S' N;或者 i>S< 2>S< 3>~>S' N;或者 S，W 2、S' .........S' N中至少有一个值使得 S' W 2、S' .........S' N 不按大小顺序排列。25. 根据权利要求21至24所述的虚拟现实显示系统，其中， 当所述角度检测单元检测到所述上臂和前臂形成的夹角为180°，并且所述距离检测 单元检测到虚拟现实体验者的手进一步向前发生位移时，所述数据处理单元进一步增大所 述虚拟距离。
【专利摘要】本发明公开了一种基于实物在虚拟现实场景中显示目标图像的方法及系统，该方法包括：获取将在虚拟现实场景中显示的目标图像以及实物在现实环境中与虚拟现实显示设备之间的现实距离；并根据现实距离，确定将在虚拟现实场景中显示的目标图像与虚拟现实显示设备之间的虚拟距离，对于至少部分范围内的现实距离，所述虚拟距离与所述现实距离的比值不为1；基于虚拟距离，在所述虚拟现实场景中显示所述目标图像。通过该方法，实物在虚拟场景中的显示距离和现实距离可按照各种比例进行显示，且可实物还可以替换成其它目标图像显示在虚拟场景中，提高体验者与虚拟场景之间互动的趣味性。
【IPC分类】G06F3/01
【公开号】CN104881128
【申请号】CN201510340612
【发明人】肖真, 郭成, 罗维
【申请人】北京国承万通信息科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月18日