[发明专利]一种基于虚拟现实系统的鼠标输入系统

说明书

本发明公开了一种基于虚拟现实系统的鼠标输入系统，能够通过虚实融合技术，给予用户真实的触觉力反馈，提升系统鼠标输入的交互体验和真实感，同时提升输入效率。该系统包括位置跟踪设备、深度摄像机、真实鼠标、计算机以及头戴式显示器HMD。位置跟踪设备，设置于真实鼠标上，获取真实鼠标的实时位置信息发送至计算机。深度摄像机设置在真实鼠标的正面或者真实鼠标的上方，采集获得用户手部深度图像；手部深度图像中包含手部形状及手部位置数据。计算机根据手部深度图像控制HMD在虚拟场景的相应位置渲染出手部形状。计算机根据真实鼠标实时位置信息控制HMD在虚拟场景的相应位置渲染虚拟鼠标，虚拟鼠标与真实鼠标几何形状一致。

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及一种基于虚拟现实系统的鼠标输入系统。

背景技术

目前在虚拟现实技术领域，涉及到针对鼠标的虚拟现实系统时，一般采用基于Kinect的体感虚拟鼠标

基于Kinect的体感虚拟鼠标：该方案基于Kinect体感设备，对用户进行骨骼数据采集，开发了一种基于手势动作控制的体感虚拟鼠标软件。该方法利用Kinect深度相机进行数据采集，基于红绿蓝色彩信息和深度信息进行行为检测、识别，并采用聚类分析算法获得用户的手掌位置信息和手臂的运动方向信息，进而识别用户的手势特征，达到操作电脑的效果。

该体感虚拟鼠标软件通过手势进行操作电脑，与传统的鼠标相比，操作不够灵活，平均识别率为84.80％，存在识别误差，大大影响了交互效率。由于预设的手势众多，学习成本高，不利于被用户接受，且众多复杂的手势动作也限制了系统的使用人群。

目前有一种可适用于虚拟现实的3D无线鼠标：该方案针对三维桌面环境，设计了一种可适用于虚拟现实的3D无线鼠标。该鼠标操作与传统鼠标类似，包括左右键及滚轮。鼠标内部添加有三维空间传感器和处理器芯片，用来采集鼠标在三维空间中的位置信息，并对基本信息进行数字信号处理，并通过鼠标内部的无线发射模块，传输给计算机，做进一步的鼠标位置和输入计算。

该3D无线鼠标使用空间传感器，对鼠标位置进行实时跟踪，由于标定误差和环境噪声等因素的影响，追踪的位置存在误差。当系统使用时间较长时，还可能造成误差累积，导致鼠标抖动或位置错误，输入准确率降低。当用户佩戴头盔时，无法看到真实世界的物体，因此当用户要使用鼠标时，无法准确找到鼠标的位置，系统便捷性较低。

综上，以上两种针对鼠标的虚拟系统中，无法将用户手部对鼠标的操作与虚拟现实环境相结合，缺少触觉力反馈，降低了输入体验和虚拟现实系统的真实感；同时由于无法对用户手部进行高效实时的跟踪，导致交互效率变慢。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于虚拟现实系统的鼠标输入系统，能够通过虚实融合技术，给予用户真实的触觉力反馈，提升系统鼠标输入的交互体验和真实感，同时提升输入效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种基于虚拟现实系统的鼠标输入系统，包括位置跟踪设备、深度摄像机、真实鼠标、计算机以及头戴式显示器HMD。

位置跟踪设备，设置于真实鼠标上，获取真实鼠标的实时位置信息发送至计算机。

深度摄像机设置在真实鼠标的正面或者真实鼠标的上方，采集获得用户手部深度图像；手部深度图像中包含手部形状及手部位置数据。

计算机根据手部深度图像控制HMD在虚拟场景的相应位置渲染出手部形状。

计算机根据真实鼠标实时位置信息控制HMD在虚拟场景的相应位置渲染虚拟鼠标，虚拟鼠标与真实鼠标几何形状一致。

进一步地，位置跟踪设备包括基站和设定数量的感应点。

感应点的数量任意选取，感应点为光学传感器或者超声传感器。

设定数量的感应点设置于真实鼠标的表面。