[发明专利]一种基于ARKit框架的增强现实版化学元素周期表的交互方法

权利要求书

1.一种基于ARKit框架的增强现实版化学元素周期表的交互方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A、开启移动设备的摄像头识别当前场景，执行ARKit提供的SLAM算法接口识别出当前场景的平面并标识出来；

步骤B、将虚拟的化学元素周期表模型叠加到当前视角的场景并绑定到平面上；

步骤C、选择不同元素查看其详细的信息，选择元素周期表中不同的元素进行分子的合成；

步骤D、识别出当前用户的手部信息并确定指尖位置，与当前的场景进行交互。

2.根据权利要求1所述的基于ARKit框架的增强现实版化学元素周期表的交互方法，其特征在于，所述步骤D包括：

步骤D1、使用OpenCV提供的颜色空间转换方法将当前的摄像头捕捉到的图像从RGB颜色空间转换到YCrCb颜色空间，在CrCb二维空间皮肤像素近似一个椭圆分布，通过判断像素点是否在椭圆内可以判断是否为皮肤的像素点，获得满足条件的手部轮廓区域，进而排除不满足条件的区域；

步骤D2、根据步骤D1得到的满足要求的手部区域轮廓，计算轮廓的矩，确定指尖候选区域，构造相邻点的方向向量，在候选区域中确定曲率最高的点作为指尖的位置。

3.根据权利要求1所述的基于ARKit框架的增强现实版化学元素周期表的交互方法，其特征在于，所述步骤A包括：运行SLAM算法对当前的场景进行识别，获取当前场景的点云信息，通过预先设定的阈值来获得当前视角下的属于平面的点云，并用带颜色的点标记出来，通过这些点确定一个平面。

4.根据权利要求1所述的基于ARKit框架的增强现实版化学元素周期表的交互方法，其特征在于：所述步骤B化学元素周期表模型建模如下：

步骤B1、设计一个元素的模型和整张元素周期表的生成算法逻辑，克隆出整张的元素周期表；

步骤B2、收集所有化学元素的属性信息，设计信息存储的数据结构，将当前的所有信息与元素周期表的模型进行绑定。

5.根据权利要求2所述的基于ARKit框架的增强现实版化学元素周期表的交互方法，其特征在于，所述步骤D1，将摄像头捕获到的图像从RGB空间转换到YCbCr色彩空间，具体的转换公式见如下公式：

Y＝0.299R+0.587G+0.i114B

U＝-0.147R-0.289G+0.436B

V＝0.615R-0.515-0.100B

其中，Y表示明亮度，U和V表示色度，分别对应Cb和Cr。

6.根据权利要求2所述的基于ARKit框架的增强现实版化学元素周期表的交互方法，其特征在于，所述步骤D2，轮廓矩的计算采用如下公式所示：

其中，I(x，y)为表示坐标(x，y)位置像素的大小，通过轮廓的矩找到手部轮廓的质心公式，如下所示：

其中，C是最后求得的质心坐标，通过轮廓边缘点到质心的距离筛选出指尖的候选点，在候选点构造方向向量，通过计算方向向量的内积最后得出曲率最高的点，候选点处构造的向量和内积计算公式如下所示：

Y_i＝＜[P_i，P_i-k]，[P_i，P_i+k]＞

其中，P_i为轮廓保留的指尖候选点，[P_i，P_i-k]为在P_i处构造的方向向量，Y_i为P_i点处构造方向向量的内积，根据内积越小曲率越大，最后通过寻找最小的Y_i会得出检测到指尖的位置P_i。