[發明專利]基于3D交互的虛擬現實系統

在審

• 申請號: 201711274280.5
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108012140A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 長沙遠達華信息科技有限公司
• 主分類號: H04N13/332
• 分類號: H04N13/332;H04N13/363;H04N13/398;H04N13/366;G06F1/16;G06F3/01;G06F3/042;G06F3/0488
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種基于3D交互的虛擬現實系統。它包括數據頭盔、光線跟蹤攝像頭組、多點觸控屏幕、背投顯示屏幕、背部投影儀、前端投影儀、總控單元、微機組、HDMI線，所述光線跟蹤攝像頭組放置于房間上部，且相鄰攝像頭之間距離相等；所述背投顯示屏幕垂直于地面放于多點觸控屏幕上方，所述多點觸控屏幕水平放置，此二屏幕等大、長邊相接且互相垂直；所述數據頭盔佩戴于觀察者頭部，面對著背投顯示屏幕；所述背部投影儀正對背投顯示屏幕放置于背投顯示屏幕背面合適距離，所述前端投影儀正對多點觸控屏幕放置于距多點觸控屏幕的合適距離處；所述微機組分別通過HDMI線連接背投顯示屏幕和多點觸控屏幕，所述總控單元與光線跟蹤攝像頭組通過無線聯系。本發明系統線路連接簡單，所得影像分辨率高、交互性強。

技術領域

本發明涉及一種基于3D交互的虛擬現實系統，屬于立體顯示技術與虛擬現實技術的領域。

背景技術

立體顯示系統提供的不僅僅是平面影像，它能為觀眾帶來賦有深度信息的三維影像，加深觀眾的臨場感；目前發展較久且較成熟的立體顯示系統是通過輔助設備觀看的。在另一方面，虛擬現實系統利用多種不同種類的傳感器使觀眾融入進入計算機創建的場景中并能實現交互，虛擬現實的最終目的是通過計算機與傳感器組成的系統盡可能滿足觀眾的需要。

傳統的立體顯示系統主要部件包括立體顯示器，紅藍立體眼鏡、偏振眼鏡或數據頭盔。傳統的虛擬現實交互系統主要部件包括記錄裝置、微機、控制單元、顯示設備、多種類型的傳感器等。其中記錄裝置(鍵盤、鼠標或有線手套等)記錄真實環境中的用戶動作并通過傳感器傳給控制單元，控制單元命令顯示設備中的場景或物體產生相應的反映，觀察者通過顯示設備觀察到交互的后結果。

上述方案雖然實現了交互顯示，但存在不足。目前大部分交互技術都局限于二維影像，而對于空間關系較復雜的三維環境的交互效果都比較簡略，并且明顯的交互標記很大程度上影響了最終影像美觀。

發明內容

鑒于以上所述現有技術存在的問題和不足，本發明提供一種基于3D交互的虛擬現實系統。該系統使觀察者通過數據頭盔獲得高清三維圖像，并且根據觀察者觀看的角度與觀察者的手勢實時改變場景角度與主體狀態從而實現三維交互顯示。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于3D交互的虛擬現實系統，包括數據頭盔、光線跟蹤攝像頭組、多點觸控屏幕、背投顯示屏幕、背部投影儀、前端投影儀、總控單元、微機組、HDMI線，其特征在于：

(1)所述光線跟蹤攝像頭組放置于房間上部，且相鄰攝像頭之間距離相等；

(2)所述背投顯示屏幕垂直于地面放于多點觸控屏幕上方，所述多點觸控屏幕水平放置，此二屏幕等大、長邊相接且互相垂直；

(3)所述數據頭盔佩戴于觀察者頭部，面對著背投顯示屏幕；

(4)所述背部投影儀正對背投顯示屏幕放置于背投顯示屏幕背面合適距離，所述前端投影儀正對多點觸控屏幕放置于距多點觸控屏幕的合適距離處；

(5)所述微機組分別通過HDMI線連接背投顯示屏幕和多點觸控屏幕，所述總控單元與光線跟蹤攝像頭組通過無線聯系。

總控單元由89C52單片機、CC2530F64芯片、電源等模塊組成。光線跟蹤攝像頭組采集到的圖像無線傳輸給總控單元，多點觸控屏幕將觸控信息傳給總控單元，總控單元接收并處理信號隨后無線發送給微機；微機組無線接收指令后對預存的場景與主體進行相應調整，同時將信息通過HDMI線傳給投影機組和數據頭盔。

本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的實質性特點和技術進步：

本發明與傳統的交互顯示系統相比，使用光線跟蹤攝像頭記錄人頭的動作，從而實現虛擬場景根據人頭方向變換視角響應，觀眾通過數據頭盔觀察到三維虛擬現實影像，并能夠與系統交互。