[发明专利]一种人机互动的控制方法及其运用

权利要求书

1.一种人机互动的控制方法，专门针对用户置身于控制台上而进行的人机互动，专门针对在虚拟世界中建立自我角色，通过用户动作控制自我角色实施一个或以上虚拟允许动作，并要求至少有一个或一组虚拟允许动作可使自我角色仅通过肢体与虚拟世界物方的作用，实现自我角色在虚拟世界中位置发生变化且与该物方发生相对位移;所述人机互动的控制方法至少包括如下情形：通过用户的脚参与控制自我角色的脚，并使自我角色走路；其特征在于：使用户通过实施用户允许微动作方案以控制虚拟环境中的自我角色实施相应的虚拟允许动作方案；

所述允许微动作方案至少包括一个或以上的微动作；

所述微动作是指按如下规则控制自我角色的用户动作：规定一用户动作的幅度上限为Mm，且使Mm小于用户的运动极限； 就该动作规定自我角色对应的虚拟动作幅度上限为Nm且Nm>Mm;设在t时间点上用户执行该动作的幅度为Mt,对应自我角色执行相应的虚拟动作幅度为Nt,则满足：当Mt≥Mm时Nt＝Nm、当Mt<Mm时Nm>Nt>Mt；

在以下部位中至少有两个或以上部位涉及执行允许微动作方案：头部、脖子、腰部、上臂、下臂、髋部、上腿、下腿、手掌和脚掌；

让用户躺在或坐在控制台上，且允许用户和自我角色的形态或姿势不相同；

控制用户身上至少两处不同部位被放大比例方案不同，以实现虚拟角色的任意活动，用户都无需离开控制台。

2.如权利要求1所述的一种人机互动的控制方法，其特征在于它包括以下步骤：

1) 确定用户身上可发出命令的部位N集合,确定其中需执行微动作的活动部位N1集合；并规定N1集合中各部位执行微动作的情形X1；

2) 确定自我角色可被控制的部位M集合，及M集合中各部位与N集合中各部位的对应关系；

3) 确定在一种或多种X1情形下， N1集合中各部位被 M集合中相应部位的放大比例方案；

4) 跟踪并识别N集合中的各部位执行允许微动作方案； 并根据步骤3）使自我角色执行虚拟允许动作。

3.如权利要求2所述的一种人机互动的控制方法，其特征在于：至少有一套允许微动作方案规定了用户身上n1个活动部位需执行微动作，n2个活动部位不执行微动作，其中n1≥2, n2≥0；相应的

步骤1）在部位N集合中，增加规定不需执行微动作的部位N2集合；

步骤3）增加就N2集合中各个部位确定M集合中的对应部位，并规定N2集合中各部位与M集合中相应部位执行相同动作幅度或缩小动作幅度。

4.如权利要求2或3所述的一种人机互动的控制方法，其特征在于：步骤2）中就N1集合中的部位还规定了不执行微动作的情形X2;步骤3）还规定了在X2情形下，N1中各个部位对相应M中的部位应执行相同动作幅度或缩小动作幅度。

5.如权利要求2所述的一种人机互动的控制方法，其特征在于：步骤4）中跟踪并识别N集合执行允许微动作方案的方法是：跟踪识别N集合中各活动部位对应的肌肉的活动情况，以确定用户的活动意图。

6.如权利要求1所述的一种人机互动的控制方法，其特征在于：至少有两处可以实施微动作的活动部位在实施同一套允许微动作方案时，至少具有以下一个特征：

1) 被自我角色放大的比例方案不同；

2) 可执行微动作的动作幅度上限不同；

3) 评价可执行微动作的动作幅度的指标不同；

4) 对应自我角色的动作幅度上限不同；

5) 评价对应自我角色的动作幅度的指标不同。

7.如权利要求1所述的一种人机互动的控制方法，其特征在于：它还采用了选择法和/或组合法；所述选择法是当用户不具有自我角色相应活动部位时，允许用户自行选择其他活动部位以代替；所述组合法是当用户活动部位数量少于自我角色的活动部位数量时，在用户身上设共享活动位以控制自我角色身上一个以上的活动部位。

8.如权利要求7所述的一种人机互动的控制方法，其特征在于：所述组合法还包括以下一个或多个步骤特征：

1) 当需切换自我角色活动部位时，可通过第3命令或利用其他活动部位共同选择执行不同的活动部位；

2) 使共享活动位与其他一个或多个活动部位组合，共同控制自我角色的活动方案。

9.如权利要求1所述的一种人机互动的控制方法，其特征在于：它至少还包括跟踪用户微动作方法、自我角色所在场景的确定方法和反向动作控制方法其中之一个或多个方法；

1) 所述跟踪用户微动作方法是在用户的N1、N2…Nn部位上分别设置定位感应件，在用户所在环境内的不在同一直线上的位置设三个或三个以上测距装置，并执行以下步骤：

1.1建一虚拟三维坐标系，并确定各测距装置的坐标，测出任意时间上每个任意定位感应件到三个测距装置上的距离，从中计算出每个定位感应件在该时间的三维坐标；

1.2跟踪在任意时间段t内，定位感应件N1、N2…Nn三维坐标变化；

1.3根据不同定位感应件的三维坐标随时间的变化，描述在t时段内用户相应部位的活动情况，并使自我角色的相应部位同步放大执行活动幅度；

2) 所述自我角色所在场景的确定方法包括以下步骤：

2.1先确定设在用户头部或间接设于用户头部的，能与头部同步发生位移的定位件；所述定位件上至少有不在同一直线的三点在虚拟世界的位置可确定，使得用户的头部在虚拟世界中的位置及面部朝向均可确定；

2.2跟踪用户头部在虚拟世界中的位置及面部朝向，并通过用户头部在虚拟世界中的位置及面部朝向确定虚拟世界画面 ，得到成像设备的显示画面；

3) 所述反向动作控制方法，是使虚拟世界中自我角色所在场景执行与自我角色头部方向相反而大小相同的矢量动作，且两者在分别以同一矢量动作和时间为坐标轴的坐标系中，其矢量动作时间图以时间坐标轴呈轴对称关系。