[發明專利]一種用于室內攀巖機的沉浸式虛擬現實系統

有效

• 申請號: 201710100636.7
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106802718B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 梅杰;蘇奕銘;鄭聰興;王思涵;楊梓桐;常李文;李波;陶孟侖;陳定方
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06T15/20;G06T19/00
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 劉秋芳;李丹<國際申請>=<國際公布>=

本發明專利公開了一種用于室內攀巖機的沉浸式虛擬現實系統，該系統架構分為功能界面層、邏輯計算層、數據存儲層和平臺支持層四個層級；其中功能界面層是用戶、系統和管理員之間進行信息交流互通的窗口；邏輯計算層是根據用戶與平臺交互過程中的操作行為，在系統的后臺進行物理引擎計算、場景渲染計算和界面算法支撐等內容的功能性層級；數據存儲層是攀巖機沉浸式虛擬現實系統的數據信息庫，存儲了虛擬攀巖系統中的所有數據信息；平臺支持層主要為系統提供必須的硬件與環境支持。本系統能使用戶在攀巖過程中身臨其境地沉浸在虛擬環境的攀巖體驗中，能讓用戶更真實地體會到攀巖的樂趣，使攀巖健身運動更具新穎性和趣味性。

技術領域

本發明涉及運動健身沉浸式設備的設計技術，尤其涉及一種用于室內攀巖機的沉浸式虛擬現實系統。

背景技術

當前國內的室內攀巖運動普遍存在代入感不強和攀巖形式單調的問題，現有的室內攀巖墻和室內攀巖機因其路徑固定和體驗性差的原因，難以給予攀巖愛好者真實的攀巖體驗與攀巖樂趣，同時大多數室內體育運動也存在沉浸感不強的問題。而在2016年火爆興起的虛擬現實技術給予了解決這種問題的一種新的手段。

虛擬現實技術（VR）是仿真技術的一個重要方向，是仿真技術與計算機圖形學人機接口技術、多媒體技術、傳感技術和網絡技術等多種技術的集合，是一門富有挑戰性的學科交叉前沿技術和研究領域。虛擬現實技術能通過人為建模十分真實地展示出各種不同的場景，用戶足不出戶就可以達到在不同場景游玩的沉浸式體驗。

由于地形限制無法參與到室外攀巖運動中，又因為室內攀巖運動的局限性，運用虛擬現實技術的沉浸式體育在室內攀巖行業中得到了越來越大的重視。雖然當今世界上幾大著名體育公司都在致力于移動沉浸式體育健身產品的開發，但世界沉浸式體育健身運動行業仍處于起步階段，僅僅是在固定式體育健身器材上得到了一定程度的應用，移動式的體育健身比如攀巖、游泳和球類運動等暫時沒有任何實質上的VR產品。虛實同步問題依然是移動VR體育的重大難題，雖已有數家公司嘗試通過感應手套和物體感應器基本完成虛實同步的狀況，不過效果并不是特別優秀。當今存在一些VR攀巖游戲，其只能通過手套捕捉到手部動作，而無法提供真實的攀巖抓手的感覺，僅僅在虛擬場景中表現了逼真的攀巖場景，實際體驗感較差。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供一種用于室內攀巖機的沉浸式虛擬現實系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種用于室內攀巖機的沉浸式虛擬現實系統，包括：

數據存儲層，用于存儲三維模型數據，所述三維模型數據分為Solidworks建模數據、Unity3D引擎數據和3ds Max建模數據，虛擬山峰建模通過調用三者中的數據即完成模型的建立；其中Solidworks建模數據為攀巖工具模型數據，包括攀巖繩索和攀巖工具的模型數據；Unity3D引擎數據包括三維地形地貌數據和天空環境數據；3ds Max建模數據包括人物建模數據，其中人物建模為3ds Max中建立人物整體模型；

邏輯計算層，邏輯計算層是根據用戶在戴上虛擬現實眼鏡后，在與平臺進行交互過程中的操作行為時，在系統的后臺進行物理引擎計算、場景渲染計算和界面算法計算等內容的功能性層級。如用戶于功能界面進行選擇時，邏輯計算層進行功能界面的調出；用戶于攀巖場景內進行攀爬時，邏輯計算層導入數據層中的山峰模型特殊位置對應事件的輸入等。邏輯計算層分為界面層控制、功能性控制和攀巖場景控制三個控制層級。

所述界面層控制模塊，用于用戶登錄控制和界面音效控制；其中用戶登錄控制又分為用戶信息控制單元和用戶權限管控單元，用戶信息控制單元用于讀取用戶輸入信息并調用數據庫中信息進行賬號密碼匹配，識別登錄用戶是否為系統內注冊用戶；用戶權限管控單元用于將讀取后的用戶信息與權限庫內信息相匹配，識別用戶所屬的用戶等級；界面音效控制通過在Unity3D中設置相應的背景音樂，當用戶進入界面層后自動開始循環播放；