一种虚拟球形数字键盘交互方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及人机交互，尤其是涉及一种虚拟球形数字键盘交互方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、随着ar(augmented reality，增强现实)、vr(virtual reality，虚拟现实)、mr(mixed reality，混合现实)等xr(extended reality，扩展现实)技术的不断进步和发展，人们对于处于3d空间情况下的数字密码输入需求越来越多，比如开机密码的输入、支付密码的输入、虚拟加密房间的密码输入等。当前很多情况下仍然需要使用2d场景下的数字键盘在3d空间中进行数字输入，该方法具有以下局限性：

2、一是交互性差，3d空间中的显示相比较2d平面显示理应有更丰富的用户交互性，此种方案用户仍然需要在平面数字键盘上点击操作，没有把3d空间的优势体现出来；

3、二是用户体验差，在3d空间中显示平面数字键盘，受用户视角远近、用户视角偏移角度的影响很大，只有在用户正前方、远近适当的情况下用户才能正常完成数字输入。而3d空间中用户会有视角转换、距离移动，会导致大多数情况下无法看清平面键盘，或触屏位置存在较大偏差，导致用户的输入体验很差；

4、三是安全性差，当一个用户在3d空间使用平面九宫格键盘输入数字密码时，可以很方便地根据他在现实空间中所点击的区域推测出用户的密码，导致用户密码泄露。

5、xr场景下，面部一般都会被遮挡，无法使用人脸识别。虹膜识别作为一种可替代技术，可以在3d空间中的不需要输入数字密码来实现验证。人类的虹膜存在错综复杂的斑点、细丝、冠状、条纹和颜色等细节特征。虹膜约有266个量化特征，是一般生物识别技术的6-10倍。但是，虹膜识别的技术方案有以下几个缺陷：

6、一是技术方案还不成熟，虹膜识别需要精密相机去定位和采集虹膜信息，需要使用匹配算法匹配前期采集到的虹膜信息，设备小型化和识别算法优化都还有待发展。

7、二是普适性差，虹膜的采集对于光线、环境等有一定的要求，对于不少需要佩戴眼镜(镜片或隐形眼镜)使用xr设备的人员来说，识别成功率会受到很大影响。一些佩戴美瞳的用户使用虹膜识别几乎无法识别成功。再加上实际使用场景下光照条件也有一定的差异，也会影响识别成功率。

8、三是使用成本高，虹膜识别系统需要使用专用的图像采集设备和特征匹配算法，目前设备造价高，无法大范围推广。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种虚拟球形数字键盘交互方法、装置、设备及介质，提高用户在3d空间中对数字密码输入的交互体验和安全性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的第一方面，提供了一种虚拟球形数字键盘交互方法，该方法包括以下步骤：

4、显示扩展现实空间；

5、当获取到数字输入指令时，显示球形数字键盘，其中，所述球形数字键盘包括多个数字虚拟按键，所述数字虚拟按键分布在球形表面，且每一数字虚拟按键对应的数字按照预配置的规则生成；

6、响应于用户的第一预设操作，确定球形数字键盘被选中的数字虚拟按键。

7、作为优选的技术方案，所述预配置的规则为随机函数。

8、作为优选的技术方案，所述响应于用户的第一预设操作，确定球形数字键盘被选中的数字虚拟按键，具体为：获取用户的第一预设操作动作与视觉平面的虚拟交点位置信息，判断所述虚拟交点位置信息是否落入球形数字键盘在视觉平面上的投影区域范围内，若是，则根据虚拟交点位置信息确定选中的数字虚拟按键；其中，所述视觉平面根据用户与显示扩展现实空间的显示屏幕之间的距离确定。

9、作为优选的技术方案，所述第一预设操作包括控制虚拟手选中数字虚拟按键的操作；

10、所述响应于用户的第一预设操作，确定球形数字键盘被选中的数字虚拟按键，包括：响应于控制虚拟手选中数字虚拟按键的操作，根据虚拟手与视觉平面之间的距离判断虚拟手是否与视觉平面接触，当判定结果为虚拟手与视觉平面接触时，获取虚拟手与视觉平面的接触位置信息，判断所述接触位置信息是否落入球形数字键盘在视觉平面上的投影区域范围内，若是，则根据接触位置信息确定选中的数字虚拟按键；其中，所述视觉平面根据用户与显示扩展现实空间的显示屏幕之间的距离确定。

11、作为优选的技术方案，所述第一预设操作包括控制控制器发出的虚拟射线选中数字虚拟按键的操作；

12、所述响应于用户的第一预设操作，确定球形数字键盘被选中的数字虚拟按键，包括：响应于控制控制器发出的虚拟射线选中数字虚拟按键的操作，判断控制器发出的虚拟射线与视觉平面的相交位置信息，判断所述相交位置信息是否落入球形数字键盘在视觉平面上的投影区域范围内，若是，则根据相交位置信息确定选中的数字虚拟按键；其中，所述视觉平面根据用户与显示扩展现实空间的显示屏幕之间的距离确定。

13、作为优选的技术方案，所述第一预设操作包括改变球形数字键盘姿态的操作；

14、所述响应于用户的第一预设操作，确定球形数字键盘被选中的数字虚拟按键，包括：

15、响应于改变球形数字键盘姿态的操作，进入第一状态，根据改变球形数字键盘姿态的操作确定位姿变化方向和变化角度，根据位姿变化方向和变化角度控制球形数字键盘沿球心旋转；

16、根据位姿变化方向和变化角度确定球形数字键盘的视觉平面上的投影区域对应的数字信息；

17、获取用户的第一预设操作动作与视觉平面的虚拟交点位置信息，判断所述虚拟交点位置信息是否落入球形数字键盘在视觉平面上的投影区域范围内，若是，则根据虚拟交点位置信息确定选中的数字虚拟按键；其中，所述视觉平面根据用户与显示扩展现实空间的显示屏幕之间的距离确定。

18、作为优选的技术方案，所述方法还包括：

19、响应于用户的第二预设操作，调整球形数字键盘显示状态。

20、作为优选的技术方案，所述第二预设操作包括改变球形数字键盘位置的操作；

21、所述响应于用户的第二预设操作，调整球形数字键盘显示状态，包括：

22、响应于改变球形数字键盘位置的操作，进入第二状态，根据改变球形数字键盘位置的操作确定位移方向和位移距离，根据位移方向和位移距离控制球形数字键盘基于球心位置进行移动。

23、作为优选的技术方案，所述第二预设操作包括改变球形数字键盘大小的操作；

24、所述响应于用户的第二预设操作，调整球形数字键盘显示状态，包括：

25、响应于改变球形数字键盘大小的操作，进入第三状态，根据改变球形数字键盘大小的操作确定缩放比例，保持球心位置不变，根据缩放比例控制球形数字键盘进行大小变换。

26、根据本发明的第二方面，提供了一种虚拟球形数字键盘交互装置，包括：

27、空间显示模块，用于显示扩展现实空间；

28、球形数字键盘显示模块，用于在获取到数字输入指令时，显示球形数字键盘，其中，所述球形数字键盘包括多个数字虚拟按键，所述数字虚拟按键均匀分布在球形表面，且每一数字虚拟按键对应的数字随机生成；

29、按键确定模块，用于响应于用户的第一预设操作，确定球形数字键盘被选中的数字虚拟按键。

30、根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。

31、根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、1、本发明的球形数字键盘能够充分利用xr技术在3d空间中的显示优势，具有更丰富的用户交互性。

34、2、本发明的球形数字键盘不受用户视角远近和偏移角度的影响，在空间中任意角度均可正对键盘，键盘显示清楚，避免因视角误差导致的显示不清和错误点击问题，保证了用户在点击键盘时的输入精度，提高了用户的交互体验。

35、3、本发明的球形数字键盘在交互过程中，数字在球形数字键盘上的输入是随机的，且用户通过绕球心的旋转来选择对应的输入数字，用户输入数字的区域保持不变，避免了现实空间中根据用户的点击位置推测所输入数字的情况，提高了数字输入的安全性。