[發明專利]一種虛擬駕駛應用中虛擬方向盤和真實方向盤對接方法

有效

• 申請號: 201810283139.X
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN110349472B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 陳祿;李熠;王偉東;蘆宏川
• 申請（專利權）人: 北京五一視界數字孿生科技股份有限公司
• 主分類號: G09B9/04
• 分類號: G09B9/04
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 魏嘉熹

本發明公開一種虛擬駕駛應用中虛擬方向盤和真實方向盤對接方法，包括：創建虛擬方向盤及參照點，同時創建連接虛擬世界與真實世界的紐帶手柄；獲取采樣點數據；計算真實方向盤在虛擬世界中的坐標（位置，朝向）；輸出手柄采樣標定結果；保存手柄采樣標定結果，計算真實方向盤中心與虛擬方向盤中心在虛擬世界坐標系中的相對坐標（位置，朝向）；修正虛擬世界坐標系。本發明可替換原先的虛擬設備空間標定方法，使用現實世界駕駛模擬器的方向盤作為標定參考物體，計算出虛擬空間中對應方向盤的中心點位置及朝向，修正虛擬世界坐標系，從而實現虛擬現實空間定位，可以實現在虛擬現實中進行模擬駕駛仿真，增強駕駛模擬體驗。

技術領域

本發明涉及虛擬駕駛仿真技術領域，具體為一種虛擬駕駛應用中虛擬方向盤和真實方向盤對接方法。

背景技術

虛擬駕駛是指利用現代高科技手段讓體驗者在一個虛擬的駕駛環境中，感受到接近真實效果的視覺、聽覺和體感的汽車駕駛體驗。又被稱為汽車駕駛仿真，或汽車模擬駕駛。

在傳統虛擬駕駛解決方案中，使用六自由度模擬設備對接，普通顯示設備，如大屏幕LOD顯示器等，可實現虛擬駕駛仿真，但缺乏真實感和沉浸感，仿真效果不佳。現階段使用VR虛擬現實設備代替LOD顯示設備輸出，可以大大增強虛擬駕駛仿真效果，增強真實感和沉浸感。但如何使VR虛擬現實設備的空間定位，對應現實世界駕駛模擬器位置及朝向，是虛擬駕駛仿真首要解決的技術問題。

由于VR虛擬現實設備，擁有自己的空間定位數據，因此用戶在現實世界中的位置，會反饋在虛擬世界中，該位置取決于虛擬顯示設備在現實世界空間的標定結果。而虛擬現實設備提供的標定方式主要包括房間規模空間標定及坐立標定方式。然而使用任意標定方式均不能將虛擬空間中的駕駛位置，朝向與現實空間中的模擬器位置，朝向精確匹配。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種虛擬駕駛應用中虛擬方向盤和真實方向盤對接方法，以解決上述背景技術中的缺點。

本發明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現：一種虛擬駕駛應用中虛擬方向盤和真實方向盤對接方法，包括：

步驟1：創建虛擬方向盤及參照點，同時創建連接虛擬世界與真實世界的紐帶手柄-對應不同虛擬現實設備搭建相應的虛擬世界環境，虛擬現實設備中HMD頭戴顯示器在虛擬環境中有對應的虛擬世界坐標系，在此坐標系中創建虛擬方向盤，方向盤中心上創建帶有坐標屬性（位置，朝向）的參照點，同時在此坐標系HMD頭戴顯示器攝像機下創建不同虛擬現實設備對應的手柄實例，以此實時獲取不同虛擬現實設備手柄在HMD頭戴顯示器攝像機坐標系下的相對坐標；

步驟2：獲取采樣點數據-以現實世界方向盤為真實參照物，通過虛擬現實設備手柄扳機鍵在真實方向盤邊緣上進行采樣，同時保存手柄在方向盤外圈上的不同點坐標數據，在采樣時確保手柄與真實方向盤處于同一平面并垂直方向盤邊緣以此保證采樣點數據的準確性，采樣10點為一組數據；

步驟3：計算真實方向盤在虛擬世界中的坐標（位置，朝向）-通過使用SVD（奇異值分解）找到采樣點集合的最佳擬合平面，將新的2D坐標上的以平均中心點為基準投影到擬合平面上，用最小二乘法擬合二維坐標系中的一個圓并得到圓心和半徑，同時將圓心轉換回3D坐標，以此算法計算出真實方向盤在虛擬世界中的坐標（位置，朝向）；

步驟4：輸出手柄采樣標定結果-通過所述步驟3計算出真實方向盤在虛擬世界中的坐標（位置，朝向），將此結果輸出；

步驟5：保存手柄采樣標定結果-將所述步驟4中輸出的結果保存至可寫可讀程序變量中或者文件中；

步驟6：計算真實方向盤中心與虛擬方向盤中心在虛擬世界坐標系中的相對坐標（位置，朝向）-將所述步驟5中保存的手柄采樣標定結果與所述步驟1中虛擬方向盤參照點坐標（位置，朝向）在虛擬世界坐標系下進行計算以此得到真實方向盤中心與虛擬方向盤中心在虛擬世界坐標系下的相對坐標（位置，朝向）；