[發(fā)明專(zhuān)利]一種沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210006338.9
• 申請(qǐng)日: 2012-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103197757A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 癸水動(dòng)力（北京）網(wǎng)絡(luò)科技有限公司;魏斌
• 主分類(lèi)號(hào): G06F3/01
• 分類(lèi)號(hào): G06F3/01;G06F3/0346
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和方法，更詳細(xì)地，本發(fā)明涉及一種沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual?Reality，VR)技術(shù)是一種先進(jìn)的、數(shù)字化的人機(jī)接口技術(shù)，，其特點(diǎn)在于計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境，生成一個(gè)以視覺(jué)感受為主，包括聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)的綜合感知的人工環(huán)境，人們可以通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和加速度感等多種感覺(jué)通道感知計(jì)算機(jī)模擬的虛擬世界，也可以通過(guò)移動(dòng)、語(yǔ)音、表情、手勢(shì)及視線等最自然的方式和虛擬世界交互，從而產(chǎn)生身臨其境的體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、人工智能技術(shù)等多種技術(shù)的綜合發(fā)展，目前已經(jīng)在軍事、醫(yī)學(xué)、教育、娛樂(lè)、制造業(yè)、工程訓(xùn)練等各個(gè)方面得到應(yīng)用，它被認(rèn)為是當(dāng)前及將來(lái)影響人們生活的重要技術(shù)之一。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)按照沉浸性的程度不同分為沉浸式系統(tǒng)與非沉浸式系統(tǒng)。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是通過(guò)一些特殊的外部設(shè)備、高性能計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它使人完全沉浸到計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的圖形世界里，猶如感受真實(shí)世界。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是一種高級(jí)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它提供一個(gè)完全沉浸的體驗(yàn)，讓使用者有一種置身于虛擬境界之中的感覺(jué)。它利用頭盔式顯示器或其它設(shè)備，把參與者的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其它感覺(jué)封閉起來(lái)，并提供一個(gè)新的、虛擬的感覺(jué)空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、其它手控輸入設(shè)備、聲音等使得參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺(jué)。

沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包括洞穴(CAVE)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、大屏幕三維立體沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、柱面環(huán)幕投影沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等，這些沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)以大幅面甚至是超大幅面的虛擬現(xiàn)實(shí)立體投影為顯示方式，為參與者提供具有高度臨場(chǎng)感的投入型虛擬空間環(huán)境，讓所要交互的虛擬三維世界高度逼真地浮現(xiàn)于參與者的眼前。然而，這些沉浸式虛擬系統(tǒng)需要固定場(chǎng)所安裝大型顯示設(shè)備才能使用，限制了其使用范圍。

可佩帶顯示器的出現(xiàn)解決了顯示設(shè)備龐大的問(wèn)題，這種顯示方式體積小，便于攜帶和運(yùn)輸，最有可能得到廣泛的普及。然而，人體部位的跟蹤和數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r(shí)是采用可佩帶式顯示器的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所面臨的技術(shù)難題。

例如CN97198214.7的空間跟蹤系統(tǒng)(Spatial?tracking?system)提供了人體部位跟蹤的解決方案，例如3DSuit動(dòng)作捕捉產(chǎn)品和Xsens?Technologies生產(chǎn)的MVN慣性動(dòng)作捕捉產(chǎn)品，采用慣性傳感器等手段，對(duì)人體主要骨骼部位的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。這類(lèi)設(shè)備的的優(yōu)點(diǎn)是使使用者全身心地沉浸到虛擬世界中去，缺點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，難以普及推廣。

發(fā)明內(nèi)容

由于本發(fā)明人廣泛而深入的研究，本發(fā)明人提出了根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，使得上述問(wèn)題能夠被解決。

本發(fā)明提供了一種沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)至少包括：

至少一個(gè)可佩帶在使用者身體上的顯示器，至少一個(gè)動(dòng)作捕捉裝置，以及至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置；

其中，

所述顯示器用于向使用者顯示圖像和聲音，并用于捕捉使用者的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作，并將頭部轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作數(shù)據(jù)發(fā)送至至少一個(gè)所述數(shù)據(jù)處理裝置，以及接收至少一個(gè)所述數(shù)據(jù)處理裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)，并向使用者傳遞虛擬環(huán)境的視頻和/或音頻；

所述動(dòng)作捕捉裝置捕捉使用者主要節(jié)點(diǎn)部位的運(yùn)動(dòng)軌跡，并將運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)發(fā)送至至少一個(gè)所述數(shù)據(jù)處理裝置；

所述數(shù)據(jù)處理裝置用于處理從至少一個(gè)所述顯示器和至少一個(gè)所述動(dòng)作捕捉裝置獲取并傳輸至所述數(shù)據(jù)處理裝置的數(shù)據(jù)，并將處理后的結(jié)果發(fā)送至至少一個(gè)顯示器。

根據(jù)本發(fā)明的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，優(yōu)選所述顯示器包括至少一個(gè)角度感應(yīng)裝置。所述角度感應(yīng)裝置至少能捕獲圍繞z軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，優(yōu)選所述角度感應(yīng)裝置是電子指南針。還優(yōu)選所述角度感應(yīng)裝置能感應(yīng)圍繞x、y和z三個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，更優(yōu)選所述角度感應(yīng)裝置是三軸陀螺儀。

根據(jù)本發(fā)明的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，優(yōu)選所述動(dòng)作捕獲裝置包括至少一個(gè)紅外線發(fā)射器和至少一個(gè)紅外線攝像頭。更優(yōu)選所述動(dòng)作捕獲裝置是體感攝影機(jī)，最優(yōu)選所述動(dòng)作捕獲裝置是Kinect體感攝影機(jī)和/或WAVI?Xtion體感攝影機(jī)。