[發明專利]用于實現沉浸式洞穴狀自動虛擬環境的系統和方法

在審

• 申請號: 201810410828.2
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108803870A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 曾俊雄
• 申請（專利權）人: 原動力科技有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/14
• 代理公司: 深圳永慧知識產權代理事務所(普通合伙) 44378
• 代理人: 宋鷹武

本公開涉及一種用于實現沉浸式洞穴狀自動虛擬環境(CAVE)的系統(或稱為沉浸式虛擬仿真系統)，其中所提出的系統包括：主服務器引擎，該主服務器引擎被配置成實現多面電子視覺顯示裝置；還包括實時動作追蹤引擎，該實時動作追蹤引擎與主服務器引擎可操作地耦接。該動作追蹤引擎可以被配置成使用可操作地耦接到所述實時動作追蹤引擎的一個或多個動作追蹤傳感器實時地確定至少一個動作追蹤對象跨X、Y和Z坐標的信息實體位置數據，并實現基于所述信息實體位置數據生成所述至少一個追蹤對象的追蹤數據，所述追蹤數據用于將所述至少一個追蹤對象集成在所述CAVE中并進行可視化3D。

技術領域

本公開涉及用于實現虛擬現實(VR)和/或混合現實(MR)環境的系統和方法，并且更具體地涉及沉浸式CAVE(洞穴狀自動虛擬環境)實現/架構。

背景技術

以下描述包括可以幫助理解本發明的信息。該描述并非承認本文提供的任何信息是現有技術或與要求保護的本發明相關，亦非承認明確或暗示引用的任何出版物是現有技術。

沉浸在虛擬現實中是一種在非實體(non-physical)世界中實體地(physical)存在的感知。VR系統提供引人入勝的整體環境的圖像、聲音或其他刺激，形成感知，并將用戶包圍在內。沉浸式虛擬現實包括用戶沉浸在人造的、計算機生成的環境中，感覺正如他們通常在共識現實中感受到的一樣的。

沉浸式虛擬現實可以分為兩種形式：個人的和共享的。由于個人裝置如頭戴式顯示器的快速發展，個人VR市場在過去的幾年中急速擴張。因為個人VR設備是為個人體驗而設計的，所以個人VR設備不太可能成功在企業應用中使用。洞穴狀自動虛擬環境(通常稱為“CAVE”)是支援多用戶使用的沉浸式VR形式。通過投影儀(或其他支持3D立體的視覺(visual)設備)產生逼真的視覺模擬并由身處于CAVE內部的用戶通過物理(physical)移動進行控制。動作追蹤系統會記錄用戶或動作追蹤對象的實時位置。立體LCD快門眼鏡傳送3D圖像。計算機根據動作捕捉數據快速生成一對圖像，每幅圖像分別對應用戶的一只眼睛。眼鏡與投影儀同步，使得每只眼睛僅看到對應的圖像。通常需要一臺或多臺服務器驅動投影儀。

CAVE是一個房間大小的立方體(通常是10×10×10英尺)，由三面墻和一面地板組成。這四個表面用作計算機生成的立體圖像的投影屏幕。投影儀位于CAVE外部，并以快速交替的順序為左眼和右眼投影計算機生成虛擬環境圖像。進入CAVE的用戶(受訓者)佩戴輕質DLP快門眼鏡，該眼鏡與投影序列同步地遮擋右眼和左眼，從而確保左眼僅看到為左眼生成的圖像，并且右眼僅看到為右眼生成的圖像。人類大腦對雙眼視差(左眼和右眼視圖之間的不同)進行處理并產生立體視覺感知。附接到用戶的快門眼鏡上的動作追蹤器連續測量用戶頭部的位置和方向(六個自由度)。顯像軟件使用這些測量結果來正確、實時地計算投影在四個表面上的立體圖像。具有按鈕、操縱桿并附接有第二動作追蹤器的手持式裝置允許用戶對虛擬環境進行控制以及導航。

用戶共享的沉浸式CAVE適用于企業應用，因為其允許多個用戶將他們自己沉浸在同一逼真的模擬環境中并與該環境進行交互，同時在眼睛不被遮蔽的情況下面對面的自然交流。其增強了交流有效性和提高了生產率，并通過其交互式模擬減少了過程冗余?？梢詽M足廣泛的應用，包括但不限于：AEC(建筑、工程、建造)、房地產、技術訓練、汽車、醫療、產品開發、行為分析、康復、教育、展覽、旅游、運動訓練、娛教以及任何可以在計算機生成的環境中回顧和評估的應用。