[发明专利]一种基于手势绘图表面的虚拟现实中的三维草图绘制方法

说明书

本发明公开了一种基于手势绘图表面的虚拟现实中的三维草图绘制方法，包括：通过非优势手做出静态手势，创建绘图表面，并通过所述非优势手做出动态手势操控所述绘图表面，在所述绘图表面上进行绘制。本申请中通过手势互动的形式展现绘图表面。通过Leapmotion手势体感识别的交互方式，利用双手交互机制，提供绘图表面辅助的草图绘制，提高VR环境下草图绘制的美观性和趣味性。

技术领域

本发明涉及VR绘图领域，特别是涉及一种基于手势绘图表面的虚拟现实中的三维草图绘制方法。

背景技术

草图是设计过程中的一个重要部分。它对激发艺术家的创造性思维，提高设计作品的质量有着积极的影响。草图因其自主性和表现力，已成为绘画、3D建模、产品设计等各种视觉设计任务的直观方法。

特别是，空中草图允许艺术家直接在空中绘制3D笔触，但通常需要广泛的训练。随着微软全息镜头(Microsoft HoloLens)和HTC Vive等消费级增强现实(AR)和虚拟现实(VR)技术的日益普及，许多商业应用程序已经被开发出来，使艺术家更容易进行空中3D草图。这些应用程序中的大多数，包括倾斜画笔、重力草图和羽毛笔，都提供了一种将想法概念化的有效方式，同时也支持了创造力。

然而，现有的VR草图软件存在生成的3D草图与2D草图相比精度较低的缺陷。这表现为缺乏深度感知能力。研究还表明，网格、脚手架曲线和绘图表面等视觉向导不仅可以增强用户在虚拟现实环境中的深度感知，还可以提高笔画的准确性。但是，当前的绘图表面创建方法既繁琐又耗时。

为了解决这个问题，我们引入了手势来定义可视化绘图表面。手势作为一种直接而强大的交流工具，可以方便地描述这些绘图表面的空间特征和位置信息。如果设计得当，它们很容易记住，因为它们与现实世界中的参照物非常相似。因此，我们认为，空中手势可以让用户自然地在VR中创建类似于现实世界对象的绘图表面。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于手势绘图表面的虚拟现实中的三维草图绘制方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于手势绘图表面的虚拟现实中的三维草图绘制方法，包括：

通过非优势手做出静态手势，创建绘图表面，并通过所述非优势手做出动态手势操控所述绘图表面，在所述绘图表面上进行绘制。

可选的，所述非优势手为用户的非惯用手。

可选的，所述绘图表面包括：平面、曲面、圆柱体、圆锥体和球体，所述动态手势包括：移动、旋转和缩放。

可选的，通过非优势手做出静态手势，创建绘图表面的过程中包括：

通过手势跟踪器获取用户的手势信息，所述手势信息包括：用于创建绘图表面的类型、参数以及用于操作的参数；

基于用户的所述手势信息获取手指的坐标；

通过决策树算法计算手势类型；

所述手势类型判定为静态手势时，通过曲面定义算法生成曲面，创建绘图表面。

可选的，通过手势跟踪器获取用户的手势信息的过程中包括：

将五根手指分为三组，第一组为食指，第二组为拇指，第三组为其余手指；

通过所述三组手指获取拇指方向、食指方向和其余手指的平均方向，以及每组手指关节的连线，其中第三组手指的连线通过三个手指的同一关节的平均坐标连接获得。

可选的，通过决策树算法计算手势类型的过程中包括：

获取手掌的法线方向；

计算拇指方向、食指方向、其余手指的平均方向和手掌的法线方向之间的所有夹角；