[发明专利]将物理受限的虚拟环境模制和锚定到现实环境

说明书

背景技术

增强现实(AR)设备和场景的许多应用构建增强内容，诸如2D叠加、文本、虚拟对象等。增强内容还可以被添加到其他类型的应用，诸如图像上的2D叠加和文本。换句话说，AR设备通常示出世界的、并具有一些信息的覆盖层的视图。与这些类型的AR场景相反，虚拟现实(VR)设备(诸如可穿戴耳机)通常向用户绘制完全虚拟的环境。在完全虚拟的环境中，现实中的对象与VR场景之间不存在连接。

发明内容

提供以下发明内容以简化的形式来介绍概念的选择，这些概念将在下面的具体实施例中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于辅助确定所要求保护的主题的范围。此外，尽管本文可以注意或讨论其他技术的某些缺点，但是所要求保护的主题并不旨在限于可解决或处理这些其他技术的缺点的任何或所有缺点的实现。本发明内容的唯一目的是以简化的形式绘制所要求保护的主题的一些概念，作为下面给出的更详细描述的序言。

通常，如本文所述，“锚定环境生成器”提供了用于生成虚拟环境的各种技术，该虚拟环境被模制并锚定到围绕用户(或在相同现实环境中的多个用户)的现实环境中以产生物理受限的虚拟环境。注意，物理受限的虚拟环境在本文也有时被称为“触觉虚拟现实”(TVR)。TVR的这种模制和锚定确保了TVR的至少一部分匹配现实环境中的一个或多个表面和对象的触觉真相。在一些实施中，TVR从与基于主题的环境规范(例如，法国小酒馆、空间站、星舰、替代现实环境、外来世界、世界末日荒地、中世纪村庄、医院、城堡等)相一致的虚拟建造块被程序地构建。

锚定环境生成器经由诸如头戴式显示器等的显示装置绘制并显示物理受限的虚拟环境。现实环境中的现实对象和表面可能会在TVR中出现为不同的虚拟对象，并且可能具有不同的功能。因此，用户可以在现实世界的环境中移动(而不用看见现实环境)，同时触摸TVR中的虚拟对象和与其进行交互，。换句话说，在各种实现中，TVR的视图代替围绕用户的现实环境的视图，同时仍然允许用户经由TVR与现实世界中的表面和对象物理交互。因此，物理受限的虚拟环境通过使得用户能够看到、触摸虚拟对象并与虚拟对象进行交互来改善用户交互和安全，虚拟对象围绕或相对于现实世界的静态和动态表面和对象(也包括现实人和动物)被模制和锚定。

在各种实现中，锚定环境生成器首先通过扫描(作为预处理步骤或实时地)现实环境来分类该环境中的表面和对象的几何形状以及可选的其他特征和功能，来生成特定位置或环境的环境信息。此外，锚定环境生成器接收虚拟建造块的主集合。除了与虚拟建造块有关的各种语义、几何形状和可选的客观限制之外，这些虚拟建造块中的每一个都包括多个特征。注意，在各种实现中，基于多个预定义或用户生成的主题，虚拟建造块的主集合可以被可选地选择。

给定环境信息，锚定环境生成器通过相对于场景特定的成本函数来迭代地优化虚拟建造块的自动选择的可变子集的布局，来过程地模制物理受限的虚拟环境。物理受限的虚拟环境的这种优化的布局的每次迭代与虚拟建造块子集的特征和限制以及现实环境的环境信息一致。此外，针对每次迭代，场景特定的成本函数从虚拟建造块的子集的特征和限制结合环境信息被自动地导出。

最后，锚定环境生成器经由显示设备绘制和显示物理受限的虚拟环境，使得第一物理受限的虚拟环境的至少一部分以匹配第一现实环境中的一个或多个表面和对象的触觉真相的方式锚定到第一现实环境。

鉴于上述发明内容，显而易见的是，本文所述的锚定环境生成器提供了用于生成物理受限的虚拟环境的各种技术，所述虚拟环境以至少部分匹配现实环境中的一个或多个表面和对象的触觉真相的方式被模制和锚定到围绕用户的现实环境中。除了刚描述的好处之外，锚定环境生成器的其他优点将从以下结合附图的下面的详细描述中变得显而易见。

附图说明

关于以下描述、所附权利要求以及附图，所要求保护的主题的具体特征、方面和优点将变得更好理解，其中：

图1提供了图示用于实现如本文所述的“锚定环境生成器”的各种实现的程序模块的示例性架构流程图。

图2图示了如本文所述的用于触觉虚拟环境(TVR)的生成的示例性两阶段过程。

图3图示了如本文所述的图示用于实现锚定环境生成器的各种实现的示例性方法的一般的系统流程图。

图5图示了如本文所述的图示用于实现锚定环境生成器的各种实现的示例性方法的一般的系统流程图。

图4图示了如本文所述的图示用于实现锚定环境生成器的各种实现的示例性方法的一般的系统流程图。