[发明专利]用于处理虚拟3D对象表面交互的方法和系统

说明书

本发明提供了一种在3D虚拟空间中的场景体积内将第一虚拟对象与第二虚拟对象对准的手段，其中第二虚拟对象不同于第一虚拟对象。该方法包括执行对用户头部的3D扫描，其中第一虚拟对象包括用户头部的3D扫描，并且其中第二虚拟对象包括遮蔽物的3D模型。该方法还包括基于第一虚拟对象的第一光线投射确定第一虚拟对象的表面上的第一表面点的定位。该方法还包括基于第二虚拟对象的第二光线投射确定第二虚拟对象的表面上的第二表面点的定位，其中第二表面点具有关于第一表面点的期望位置关系，其中期望空间关系遮蔽物的3D模型的内表面与用户头部的3D模型的表面齐平。第一光线投射源自场景体积外部，并且第二光线投射源自场景体积内部。然后确定第一表面点的位置和第二表面点的定位之间的相对位置，并且基于相对位置调整第二表面点的定位。

技术领域

本发明涉及3D数字成像领域，并且更具体地涉及3D数字对象之间的表面交互领域。

背景技术

在真实世界中实现改变之前在数字空间中可视化两个对象之间的交互通常很有帮助。

例如，用于可视化一件医疗器械与受试者身体的配合的系统可以允许用户容易且客观地让受试者采用最佳医疗器械。

图1示出了这样的示例，其中结合呼吸遮蔽物(mask)110示出了用户头部100的模型。

在这种情况下，受试者可以能够查看他们头部的3D模型，该模型配备有他们选择的呼吸遮蔽物。必须调整遮蔽物的3D模型的形状以适应3D面部扫描，以适应任何给定对象的个体面部形状。当前算法通常将遮蔽物正确放置在面部扫描表面之上；然而，面部与遮蔽物之间经常出现间隙或者遮蔽物在面部表面以下部分地消失(如区域120所示)。这对受试者没有吸引力，并且可能误导临床医生选择不合适的遮蔽物。

Francois Lehericey等人的：“Extended version:GPU Ray-Traced CollisionDetection for Cloth Simulation”(2015-11-02,pages 1–9,XP055638417,the openarchive Hal)公开了一种用于以交互式帧速率使用射线追踪对布料进行冲突检测的方法。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据本发明的一个方面的示例，提供了一种用于在3D虚拟空间中的场景体积内将第一虚拟对象与第二虚拟对象对准的方法，其中第二虚拟对象不同于第一虚拟对象，该方法包括：

执行用户头部的3D扫描，其中第一虚拟对象包括用户头部的3D扫描，并且其中第二虚拟对象包括遮蔽物的3D模型；

基于第一虚拟对象的第一光线投射(ray casting)确定第一虚拟对象的表面上的第一表面点的定位，其中第一光线投射在从场景体积外部朝向场景体积内部的方向上；

基于第二虚拟对象的第二光线投射确定第二虚拟对象的表面上的第二表面点的定位，其中第二光线投射在从场景体积内部到场景体积外部的方向上，并且其中第二表面点具有关于第一表面点的期望位置关系，其中期望空间关系遮蔽物的3D模型的内表面与用户头部的3D模型的表面齐平；

确定第一表面点的定位与第二表面点的定位之间的相对位置；以及

基于相对位置调整第二表面点的定位。

该方法提供了一种将第二虚拟对象与第一虚拟对象对准并且根据第二虚拟对象相对于第一虚拟对象的定位来调整第二虚拟对象的表面的手段。

在可能发生冲突(collision)的示例中，该方法可以提供防止第二虚拟对象的表面穿透第一虚拟对象的表面的手段。

通过执行从场景外部对第一对象的光线投射和从场景内部对第二对象的光线投射，可以获取将彼此交互并且因此需要调整的对象表面的详细视图。