移动设备的虚拟球模拟及控制的方法技术

本发明专利技术公开了一种移动设备的虚拟球模拟及控制的方法，包括：使用所述移动设备的图像采集部件采集图像，以获取连续图像序列；对图像内容进行分析；所述虚拟球在所采集的图像序列中按照特定规则与图像内容及用户进行交互；以及在所述移动设备的屏幕上显示交互结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人机交互中的增强现实系统，更具体地，本专利技术涉及移动设备的虚拟 球模拟及控制的方法。
技术介绍
随着移动设备和技术的发展，在移动设备上设计开发增强现实系统对增强现实技 术的推进和发展具有重要意义。增强现实技术能够将虚拟信息与现实场景结合起来，增强 用户身临其境的感觉。通过传感器或摄像机屏幕可以捕捉到用户的动作命令。 传统的基于计算机的人机交互系统都是依靠鼠标、键盘实现的，但在移动设备上 的增强现实系统，通过键盘实现交互很容易发生抖动，使交互精度受到很大影响。在现实生 活中，人通过视觉、触觉和力觉可以用手任意操纵空间中的诸如球的真实物体，人的双手已 经成为人类与第三方世界交流最直观、最自然和最现实的媒介。 然而，在现有技术中的人与球之间的互动基本分为以下两种：（1)人与实物球之 间的互动；（2)利用诸如红外检测器等特殊物理检测装置捕捉人的位置来实现与虚拟球的 互动。 因此，需要一种在不需要额外设备的情况下容易地实现用户与虚拟球的虚拟球模 拟和控制装置。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，提供了一种，包 括：使用所述移动设备的图像采集部件采集图像，以获取连续图像序列；对图像内容进行 分析；所述虚拟球在所采集的图像序列中按照特定规则与图像内容及用户进行交互；以及 在所述移动设备的屏幕上显示交互结果。 优选地，对图像内容进行分析的步骤进一步包括：计算所述虚拟球附近的图像边 缘；计算碰撞速度和方向；更新所述虚拟球的位置；以及显示所述虚拟球。 优选地，所述交互规则包括以下中的至少一个：球与图像中颜色边界进行刚体碰 撞；球与屏幕左、右、下边界进行刚体碰撞；球在屏幕中，受到自屏幕上方坚直向屏幕下方 的虚拟重力场作用，向屏幕下方掉落;球与用户手指发生刚体碰撞，碰撞时考虑球与手指 碰撞的角度、力度；球可向上飞出屏幕范围，飞出屏幕范围后，仅做向屏幕下方的自由落体 运动；仅考虑球的下半部分与图像内容及用户手指的碰撞。 优选地，计算所述虚拟球附近的图像边缘的步骤进一步包括：将输入图像转为灰 度图；计算所述虚拟球下半部分灰度直方图；用所述直方图生成灰度概率图；以及将所生 成的概率图作为边缘判断依据。 优选地，所述图像边缘是灰度概率不同的区域交界。 优选地，所述碰撞速度在横纵两个方向上的速度相互独立，并且横向速度与横方 向接触点到所述虚拟球球心的距离成正比，纵向速度与纵方向上接触点到球心的距离成反 比。 根据本公开和附图的下面的详细描述，对本领域的普通技术人员来说其它的目 的、特征、以及优点将是显而易见的。 【附图说明】 附图图示了本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。在附图 中： 图1图示了根据本专利技术的实施例的虚拟球模拟及控制的方法。 图2图示了根据本专利技术的实施例的应用场景示意图。 图3图示了如何实现图1中的图像内容分析的流程图。 图4图示了如何计算球附近的图像边缘的流程图。 图5图示了当没有其他物体进入球体范围时的灰度图。 图6图示了当有其他物体进入球体范围时的灰度图。 【具体实施方式】 根据本专利技术的实施例公开了一种。在以下描 述中，为了说明的目的，阐述了多个具体细节以提供对本专利技术的实施例的全面理解。然而， 对于本领域人员显而易见的是，本专利技术的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实现。 本专利技术采用常见的消费级图像采集设备（诸如手机、平板电脑、家用摄像头）捕捉 普通图像，并利用图像智能分析结果来产生人与虚拟球的互动效果。具体来说，本专利技术公开 了一种利用图像采集装置（如摄像头）获取图像信息，利用计算装置（如PC，手机，平板电 脑等）生成虚拟球，同时利用图像处理方法智能分析获取到的图像内容，并以此为依据与 虚拟球进行交互，最终将交互结果及图像显示在显示设备（如手机，显示器等）上的系统。 图1图示了根据本专利技术的实施例的虚拟球模拟及控制的方法100。该方法100主 要包括三个步骤：图像采集、图像内容分析和交互结果显示。 具体地，在图像采集中，利用常见图像采集设备（如手机，台式PC摄像头）获取到 连续图像序列。图像采集设备可以移动，不影响虚拟球的交互效果。 在图像内容分析中，本专利技术假设虚拟球在采集到的图像序列中按一定规则与图像 内容及用户进行交互，下面以虚拟颠球为例进行介绍。须注意的是，虚拟颠球仅作为说明， 介绍虚拟球如何与图像内容及用户进行交互，不作为对本专利技术在实施例上的限制，任何包 含虚拟球与图像及用户的交互应用都属于本专利技术所属范围。 图2图示了根据本专利技术的实施例的应用场景示意图。如图2所示，用户手持设备 (如手机），摄像头对准某一场景S，显示屏幕面向用户，用户手指进入图像采集设备（诸如 手机摄像头）所面向的场景S，与虚拟颠球进行交互，交互规则如下： (1)球与图像中颜色边界进行刚体碰撞； (2)球与屏幕左、右、下边界进行刚体碰撞； (3)球在屏幕中，受到自屏幕上方坚直向屏幕下方的虚拟重力场作用，向屏幕下方 掉落； (4)球与用户手指发生刚体碰撞，碰撞时考虑球与手指碰撞的角度、力度； (5)球可向上飞出屏幕范围，飞出屏幕范围后，仅做向屏幕下方的自由落体运动； (6)仅球的下半部分考虑与图像内容及用户手指的碰撞，球上半部分不考虑； (7) 球仅作为口头常用语用来称呼虚拟球体，其实际上在屏幕上显示的是一个 正圆形。 本领域技术人员将理解，任意一种满足功能的交互设备及基于图像处理的交互方 式都包含在本专利技术的交互方式中，如本专利技术中使用的虚拟球并不限于虚拟颠球，其他诸如 可以是虚拟冰壶球，虚拟乒乓球，篮球等。 图3图示了如何实现图1中的图像内容分析的流程图。在步骤31中，输入下一帧 图像。在步骤32中，计算球附近的图像边缘。在步骤33中，计算碰撞速度和方向。在步骤 34中，更新球的位置。在步骤35中，显示所述球。在步骤36中，判断图像内容分析是否结 束。如果是，则该流程结束。如果不是，则该流程返回步骤31。 计算球附沂的图像边缘 图4图示了如何计算球附近的图像边缘的流程图。计算球附近图像边缘的原理如 下：本专利技术认为球体下半部分的颜色应为一种，当出现两种及以上的灰度时，认为有其他物 体进入球体范围，与球进行交互。具体计算过程涉及直方图的计算和概率图的生成。 如图4所示，首先，将输入图像转为灰度图。然后，计算球下半部分灰度直方图H。 然后，用所述直方图H生成灰度概率图。最后，将所生成的概率图作为边缘判断依据。 A.计算官方图 图5图示了当没有其他物体进入球体范围时的灰度图。图中灰色区域是计算颜色 直方图的范围。颜色直方图计算方法：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动设备的虚拟球模拟及控制的方法，包括：使用所述移动设备的图像采集部件采集图像，以获取连续图像序列；对图像内容进行分析；所述虚拟球在所采集的图像序列中按照特定规则与图像内容及用户进行交互；以及在所述移动设备的屏幕上显示交互结果。

【技术特征摘要】
1. 一种移动设备的虚拟球模拟及控制的方法，包括： 使用所述移动设备的图像采集部件采集图像，以获取连续图像序列； 对图像内容进行分析； 所述虚拟球在所采集的图像序列中按照特定规则与图像内容及用户进行交互；以及 在所述移动设备的屏幕上显示交互结果。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，对图像内容进行分析的步骤进一步包括： 计算所述虚拟球附近的图像边缘； 计算碰撞速度和方向； 更新所述虚拟球的位置；以及 显示所述虚拟球。3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述交互规则包括以下中的至少一个：所述虚拟 球与图像中颜色边界进行刚体碰撞；所述虚拟球与屏幕左、右、下边界进行刚体碰撞；所述 虚拟球在屏幕中，受到自屏幕上方坚直向屏幕下方的虚拟重力场作用，向屏幕下方掉落； 所述虚拟球...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斯聪，
申请(专利权)人：北京京东尚科信息技术有限公司，北京京东世纪贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11