[發(fā)明專利]一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)和動感平臺技術(shù)的科普展示系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710093136.5
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107066087A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王正前;陳星球;汪攀;萬濤濤;萇軍
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥安達創(chuàng)展科技股份有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06Q50/20;G06T17/00
• 代理公司: 安徽信拓律師事務(wù)所34117
• 代理人: 鞠翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實技術(shù)和伺服電機控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)和動感平臺技術(shù)的科普展示系統(tǒng)。

背景技術(shù)

從2016年起，虛擬現(xiàn)實技術(shù)開始在國內(nèi)蓬勃發(fā)展，但是國內(nèi)的技術(shù)開發(fā)的環(huán)境和人員，偏向于娛樂領(lǐng)域，這導(dǎo)致在虛擬現(xiàn)實技術(shù)在科普領(lǐng)域的發(fā)展更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于娛樂領(lǐng)域發(fā)展的速度。

目前在國內(nèi)的所有的科普場所內(nèi)，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)的科普展項數(shù)量很少，展示手段較為單一，具體科普展示內(nèi)容很匱乏。并且由于專業(yè)性軟件開發(fā)人員的缺乏，僅有的一部分虛擬現(xiàn)實展項，質(zhì)量也很低下，難以滿足科普領(lǐng)域內(nèi)需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)和動感平臺技術(shù)的科普展示系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)和動感平臺技術(shù)的科普展示系統(tǒng)，包括虛擬現(xiàn)實技術(shù)模塊和多自由度動感平臺模塊，且虛擬現(xiàn)實技術(shù)模塊包括圖像實時渲染模塊和頭部動作采集模塊；所述多自由度動感平臺模塊由多自由度平臺、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和造型座椅三部分組成；所述虛擬現(xiàn)實技術(shù)模塊負(fù)責(zé)虛擬現(xiàn)實圖像的實時計算和生成，并且實時采集參與人員的相關(guān)頭部動作，根據(jù)采集到的動作，控制程序內(nèi)虛擬的任務(wù)、物體，做預(yù)先設(shè)定的反應(yīng)；所述多自由度動感平臺模塊負(fù)責(zé)配合虛擬現(xiàn)實技術(shù)模塊中場景互動、位置變動等，做出相應(yīng)的升高、降低、傾斜等動作；

所述圖像實時渲染模塊由三維物體渲染模塊、圖像處理單元特效模塊和圖像后處理模塊組成；

所述多自由度平臺采用六自由度平臺或三自由度平臺，由伺服電機控制電缸做伸縮運動，最終來實現(xiàn)平臺上載體的升高、降低、傾斜、抖動等運動效果；所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊采用TCP/IP協(xié)議，將虛擬現(xiàn)實模塊中根據(jù)場景實時生成的位置數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成供電缸使用的長度數(shù)據(jù)；所述造型座椅采用獨立設(shè)計，根據(jù)實際科普內(nèi)容的設(shè)定，設(shè)計相關(guān)的造型，最終來實現(xiàn)高吸引力的視覺效果。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述三維物體渲染模塊采用微軟Direct3D11技術(shù)，根據(jù)三維模型的材質(zhì)、場景光照、觀察視角實時計算出虛擬圖像，完成虛擬圖像的初步渲染步驟，使用骨骼綁定技術(shù)，實現(xiàn)虛擬物體的活動，如人類的運動、動物的跑動等。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述圖像處理單元特效模塊采用GPU圖像并行處理技術(shù)，利用現(xiàn)有的GPU圖像并行處理技術(shù)的高效圖像處理能力，對虛擬的場景進行特效處理，如使用視差貼圖技術(shù)實現(xiàn)在低精度模型的基礎(chǔ)上，展現(xiàn)高精度模型的效果；使用曲面細(xì)分技術(shù)實現(xiàn)動態(tài)生成三維模型細(xì)節(jié)數(shù)量；使用全屏抗鋸齒技術(shù)來有效的消除圖像鋸齒，降低圖像的失真度；使用環(huán)境光遮蔽技術(shù)，改善虛擬圖像的漏光、陰影失真等問題；使用次表面散射技術(shù)，實現(xiàn)半透光物體的渲染效果。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述圖像后處理模塊，采用圖片處理技術(shù)，對最終渲染的圖像做最后的圖像處理，包括圖片色彩調(diào)整、運動模糊效果等。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述頭部動作采集模塊，采用讀取虛擬現(xiàn)實設(shè)備中的陀螺儀設(shè)備的數(shù)據(jù)，根據(jù)記錄初始旋轉(zhuǎn)值，以及一定時間后的新的旋轉(zhuǎn)值，通過矩陣計算，生成當(dāng)前的頭部的姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這個姿態(tài)數(shù)據(jù)，實時更新虛擬三維世界中的觀察視角數(shù)據(jù)，形成由參與人員頭部控制的反饋，最終達到根據(jù)參與人員的頭部活動，實時渲染對應(yīng)圖像，形成虛擬現(xiàn)實技術(shù)最終需要的沉浸感。

有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)和動感平臺技術(shù)的科普展示系統(tǒng)，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)動感平臺技術(shù)的配合使用，使其展示手段更加豐富，同時使其科普展示內(nèi)容個更加具有趣味性；該基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)和動感平臺技術(shù)的科普展示系統(tǒng)。無需專業(yè)性軟件開發(fā)人員進行開發(fā)就能實現(xiàn)全面虛擬現(xiàn)實展項，滿足科普領(lǐng)域內(nèi)需求，實用性強，易于推廣使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的自由度動感平臺模塊軟件流程圖；

圖2為本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實技術(shù)模塊軟件流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。