[發明專利]一種基于虛擬現實的船舶艙室體驗系統構建方法

在審

• 申請號: 201910275465.0
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN109992902A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 王真;徐欣;何寧;葉笛;朱松;高佳琪
• 申請（專利權）人: 中船第九設計研究院工程有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅

1.一種基于虛擬現實的船舶艙室體驗系統構建方法，其特征在于采用VR技術構建三維沉浸式船舶艙室體驗系統，將計算機生成的三維艙室場景輸入到頭戴三維顯示設備產生沉浸效果，配合操作手柄營造近似于真實的體驗，所述計算機包括：艙室場景導入模塊、艙室場景生成模塊、光線控制模塊、船舶升搖控制模塊、攝像機控制模塊、位置采集模塊、聲音采集模塊、光線采集模塊、手柄控制模塊、模型節點控制模塊、紅外燈控制模塊、風力控制模塊、空調控制模塊和通訊處理模塊；所述計算機與頭戴三維顯示設備、場景攝像機和操作手柄連接后導入預先設定的艙室模型，船舶艙室體驗系統立即生成艙室三維場景，并將其輸入頭戴三維顯示設備，體驗者通過頭戴三維顯示設備以任意角度觀察艙室三維場景，使用操作手柄與艙室場景交互，進行場景更換、材質替換及物品移動，體驗者在操作過程中可以感受到空氣流動、溫度、光線和聲音的變化，具體體驗按下述步驟進行：

（一）場景構建

艙室場景導入模塊將預先制作的艙室場景模型進行加載，同時光線控制模塊對場景中的模擬陽光的直射光光照強度、照射角度進行調整，生成一定光照條件下的三維艙室場景輸入攝像機控制模塊；

（二）攝像機控制

攝像機控制模塊讀取頭戴三維顯示設備的位置及角度信息，得到體驗者在場景中的觀察位置及觀察角度，并賦給場景攝像機，然后將場景攝像機所采集的場景圖像傳輸給頭戴三維顯示設備，為體驗者提供視覺體驗，在此過程中，船舶升搖控制模塊對攝像機位置、船舶艙室縱模搖中心位置以及需要縱橫搖角度進行矢量運算，產生船舶搖晃時艙室里內的視覺效果，具體搖晃幅度大小及周期根據所對船舶具體參數設定；

（三） 位置判斷

位置采集模塊將攝像機控制模塊獲取場景攝像機位置，以及場景中對應體驗者位置分別輸入風力控制模塊和空調控制模塊，并由通訊處理模塊將控制信號發送給空調和陣列風機， 使其產生室外海風流動及開門、窗的空氣對流以及溫度變化的場景效果，同時將控制信息輸入聲音采集模塊；

（四）聲音采集

聲音采集模塊通過采集監測點與主攝機位置綁定的形式，將獲取的聽覺音效由通訊處理模塊發送給音響，營造海浪、物品碰撞、磨擦或掉落的聲音效果，同時輸入光線采集模塊，所述聽覺音效為船舶噪音、海浪聲以背景聲形式進行播放，艙室場景中門、窗的物品移動所發出的聲音以觸發形式進行播放；

（五）光線采集

光線采集模塊通過采集監測點與主攝機位置綁定的形式，將獲取場景中對應體驗者位置的光照類型及光照強度接入紅外燈控制模塊，并由通訊處理模塊將控制信號發送給陣列紅外燈，使其產生室外陽光照射及室內的透窗照射陽光的光照效果，同時將其輸入手柄控制模塊；

（六）交互控制

手柄控制模塊實時獲取手柄位置與按鍵觸發信息映射到艙室場景中，供體驗者觀察操作，同時通過模型節點控制模塊輸入風力控制模塊和空調控制模塊，當場景中為可觸發操作的位置時，通過判斷體驗者在操作手柄上的按鍵信息，對場景中所對應的場景模型及材質進行替換；當場景中操作手柄的位置物品為可移動物品時，根據手柄控制模塊所采集的位置變化與按鍵觸發信息，使對應的模型隨之移動或旋轉，同時觸發預先設定的聲音進行播放，產生音效；若判斷所移動或旋轉的物品為與室外相通的門或窗時，根據門、窗位置及體驗者位置，驅動風力控制模塊與空調控制模塊調節風機風力、風向及空調溫度，模擬環境空氣流動及溫度變化。