[发明专利]计算机实现虚拟手仿真

说明书

在虚拟环境中计算机实现虚拟手仿真可以包括读入代表用户的真实手的形状的手部数据集，将手部数据集应用于训练过的人工神经网络，以及用数据集已经应用于的人工神经网络确定输出数据集，输出数据集指示作用于虚拟对象的力。

技术领域

本文件涉及一种在虚拟环境中计算机实现虚拟手仿真。

背景技术

在通过计算机实时生成的交互式虚拟环境中对现实及其物理属性的表示和同时感知被称为虚拟现实，简称VR。

例如，比如虚拟现实耳机这样的特殊输出设备用于显示虚拟环境以产生沉浸感。从不同的角度(立体投影)生成并且显示两个图像以便传达空间印象。

与虚拟世界交互需要被称为跟踪系统的特殊输入设备。这样的跟踪系统可以捕获和评估红外信号以便确定指示用户的头部、手或手的手指的位置和移动数据。

一些输出设备将力反馈传送至用户的手或身体其他部位，以便用户可以通过触觉和作为另一感官知觉的传感器技术在虚拟环境中定自己的方位。

专门为此目的开发的软件对于创建虚拟环境也是必要的。软件必须能够实时计算复杂的三维世界，即每秒至少25个图像，分别为用户的左眼和右眼提供立体图像。这个值根据应用—例如驾驶模拟需要每秒至少60个图像以便避免恶心(模拟器疾病)—而变化。

与虚拟环境中的虚拟对象进行交互也是必要的。一种用于与虚拟对象交互的常见且自然的方法是仿真虚拟手。

然而，特别是当虚拟对象不是由物理对象或实物模型表示时，虚拟手与虚拟对象一起运作的交互是很难实现的。精确计算的触摸力用于操纵和控制这个种类的虚拟对象。用于确定虚拟手和虚拟对象之间的力的很多方法都是已知的。这些主要基于刚体物理学。然而，刚体物理学在虚拟环境中的应用不总是传递可用的结果，因为对真实手的力反馈不存在或不充分。例如，如果手的(虚拟和真实)手指之间的距离是零，则刚体物理学的应用导致无限大的力作用于虚拟对象上。如果对象是刚性物体，则在真实场景中这不会发生。

例如，从文件US 10,416,824 B1、US 9,552,673 B2和WO 2019/082853 A1已知用于在虚拟环境中计算机实现虚拟手仿真的更多方法，在方法中确定在虚拟环境中作用于虚拟对象的力并且捕获和评估用户的手的形状。

从文件GB 2573091 A已知向用户提供力反馈。

需要指示方式，可以通过这样的方式改进用于在虚拟环境中计算机实现虚拟手仿真的方法。

发明内容

在虚拟环境中计算机实现虚拟手仿真包括：

读入代表用户的真实手的形状的手部数据集，

将手部数据集应用于训练过的人工神经网络，以及

用数据集已经应用于的人工神经网络确定输出数据集，输出数据集指示使用数据集已经应用于的人工神经网络的作用力。

换句话说，提出使用训练过的人工神经网络，而不是分析方法。

人工神经网络(简称ANN)是人工神经元的网络。人工神经网络的这些神经元(或节点)是分层设置的，并且通常以固定的层次结构彼此连接。神经元典型地连接在两层之间，但是在更少的情况下也在一层内连接。

在投入运行之前的训练阶段过程中，训练这样的人工神经网络。在训练阶段过程中修改人工神经网络，以便为特定输入模式创建相关的输出模式。这可以通过监督式学习、无监督学习、强化学习或随机学习发生。

在这里使用训练过的人工神经网络提供从其学习能力、其并行操作、其容错性以及其关于故障的鲁棒性中得益的优势。