專利名稱：一種展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以用于健身、保健以及/或者醫(yī)藥領(lǐng)域的、用于展示一 個虛擬環(huán)境的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
根據(jù)一項(xiàng)德國實(shí)用新型專利DE 20 2004 007 273U1所描述的，其披露了一 種用于休養(yǎng)和/或冒險體驗(yàn)的設(shè)施，特別是一種用于健身的設(shè)施。所被描述的 設(shè)施通過在封閉房間內(nèi)的一個電影展示設(shè)備和一個電影圖像展示區(qū)域來實(shí)現(xiàn) 電影展播。上述設(shè)施包括由一調(diào)控裝置而互相連接的、用于產(chǎn)生移動、聲音、 風(fēng)、氣味、光和/或其它光線的裝置，以及/或者感應(yīng)裝置，其啟動和設(shè)置狀態(tài) 是根據(jù)電影展播順序從時間上、位置上和/或強(qiáng)度上進(jìn)行調(diào)控的。
然而，這種設(shè)施以及與這種設(shè)施相類似的其它設(shè)施并沒有對人體的功能和 狀態(tài)進(jìn)行考慮和分析，從而導(dǎo)致對其所實(shí)現(xiàn)的作用和成效不能進(jìn)行控制。再者， 通過這些設(shè)施不能實(shí)施健身或者訓(xùn)練項(xiàng)目，其也不能應(yīng)用于醫(yī)藥方面的領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是給使用者提供一個展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，通過該系 統(tǒng)展示的虛擬環(huán)境，能使使用者的各種不同的感觀均受到刺激，并能完成特殊 的健身項(xiàng)目，與此同時其身體功能也能得到檢驗(yàn)。
本發(fā)明是通過一種展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)上述目的的。這種系統(tǒng)包括 一健身器械、 一用于實(shí)現(xiàn)二維和/或三維視覺展示的視覺展示設(shè)備、至少一聲 音輸出和/或錄入裝置，以及一用于產(chǎn)生風(fēng)、溫度和/或氣味的裝置。
這種全面的工程系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對競技體育或非競技體育項(xiàng)目十分有效的、可定位于娛樂或冒險體驗(yàn)領(lǐng)域的鍛煉。
十分有益的是，這種展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)具有一刺激觸覺的裝置和/或一 用于改變呼吸空氣組成成份的裝置。使用這種系統(tǒng)不僅省去了去高山地區(qū)訓(xùn)練 場地的昂貴的飛行費(fèi)用，而且可以縮短達(dá)到同樣條件下的訓(xùn)練效果的有效時 間，比如說，原來需要兩個小時的鍛煉，現(xiàn)在只需要一個小時。同樣的，運(yùn)用 這種系統(tǒng)能使訓(xùn)練功效相對于傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式提升達(dá)10%。
另外十分有利的是，本展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)的組成部分是通過一個電腦系 統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)互相連接和被調(diào)控的。該電腦系統(tǒng)至少包括一具有用戶操作界面的調(diào) 控電腦。用于左、右眼圖像計(jì)算的計(jì)算器通過一網(wǎng)絡(luò)和該調(diào)控電腦相連接。
此外，外置式的信息儲存器，例如DVD或VCD播放器，可以安裝連接 到調(diào)控電腦上，從而使本發(fā)明的虛擬環(huán)境系統(tǒng)能根據(jù)使用需要而被靈活調(diào)整。
另一個有利方面是，從調(diào)控電腦中產(chǎn)生的信號被傳輸?shù)酱髟谑褂谜哳^部 的、裝有用于產(chǎn)生虛擬環(huán)境的LCD的頭盔上(如頭戴顯示HMD)?；蛘?，所 產(chǎn)生的信號可被用于產(chǎn)生立體投影，可在屏幕上產(chǎn)生有三維效果的影像。
本發(fā)明的另一個進(jìn)步之處是，上述調(diào)控電腦和一個或多個輸入裝置相連 接。這些輸入裝置各自具有六個自由度，用來確定位置和取向，并能有選擇地 配有一個或多個功能鍵。
除此以外，另一個值得一提的有利方面是，例如感應(yīng)性的、感壓性的和/ 或彈性的輸入裝置跟調(diào)控電腦相連，這些輸入裝置可以做例如眼睛移動、身體 移動以及頭部運(yùn)動等的探測，和/或?qū)Ψ轿坏拇_認(rèn)。另一個能說明本虛擬環(huán)境 系統(tǒng)有利之處的例子是，運(yùn)用上述的輸入裝置可以實(shí)現(xiàn)對手勢、面部表情和/ 或語言的探測。
一個特別能說明本發(fā)明有益之處的實(shí)施例是把例如頭部跟蹤器作為輸入裝置來使用。這個頭部跟蹤器同樣可以固定于戴在使用者頭部的、裝有用于產(chǎn)
生虛擬環(huán)境的LCD的頭盔上(頭戴顯示HMD)。
本系統(tǒng)的另一個優(yōu)點(diǎn)是，上述視覺展示設(shè)備可以重現(xiàn)一個靜止的畫面、一個靜止或移動的實(shí)物、 一個電腦圖形，以及/或者二維和/或三維的移動畫面或電影。傳統(tǒng)的顯示器也可以用于二維展示。
另一個十分有利的實(shí)施例是上述視覺展示設(shè)備可以產(chǎn)生具有0°至179°視角的畫面，或者，當(dāng)本系統(tǒng)被用于健身、保健或醫(yī)藥領(lǐng)域時，也產(chǎn)生一個具有180°或大于18(T的視角，從而使之前已被錄入的使用者的運(yùn)動以及/或者靜止的真實(shí)畫面重新被展現(xiàn)。
對于在健身領(lǐng)域中本系統(tǒng)的使用，十分有好處的是把例如槳、自行車或跑道等作為健身器械整合到本虛擬環(huán)境系統(tǒng)中。這樣一來，能實(shí)現(xiàn)生理和心理同時達(dá)到興奮狀態(tài)。并且，在三維虛擬環(huán)境中可以使用香氣或?qū)崿F(xiàn)高度訓(xùn)練。在此過程中，使用者的成績數(shù)據(jù)被收集，以及其醫(yī)學(xué)參數(shù)，如脈搏或心跳頻率等被記錄。此外，可以在使用本系統(tǒng)之前、之時和/或之后，通過取血樣實(shí)現(xiàn)精確的血圖像分析，這種用途是本虛擬環(huán)境系統(tǒng)的另一個先進(jìn)之處。舉例來說，可以使用一個和上述電腦系統(tǒng)相連的細(xì)胞分析裝置，優(yōu)選是用于循環(huán)血細(xì)胞記數(shù)的裝置，這樣可以精確地確定血細(xì)胞組成。尤其還可以使用的是，與一個熒光染料整合的特殊抗體，從而使通過識別細(xì)胞表面的標(biāo)記進(jìn)行分析成為可能。
另一個優(yōu)點(diǎn)是，聲音的輸出元件產(chǎn)生樂器聲、人聲以及動物、風(fēng)、雨、瀑布、雷等聲音，以及/或者機(jī)動車馬達(dá)、射擊、抽水機(jī)、爆炸和/或挖掘的聲音。
本發(fā)明極具優(yōu)勢的進(jìn)步之處是，所產(chǎn)生的風(fēng)、溫度和/或空氣潮濕度等效果是與所展示的現(xiàn)實(shí)中的情景相適應(yīng)的。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，來自虛擬環(huán)境系統(tǒng)外部的指示和演示可以通過一個通訊元件向使用者傳輸。其所指的是，比方說一個有資格的治療師的聲音和視覺指示可以被傳輸?shù)接脩舳恕?br> 此外，本發(fā)明的另一個優(yōu)勢是，使用者可以通過上述通訊元件和系統(tǒng)之外的人員進(jìn)行聯(lián)系。
本發(fā)明還有一個具有優(yōu)勢的進(jìn)步之處是，使用者可以在很短的幾秒鐘之內(nèi)
把氧氣含量從很低的介于9%到17%數(shù)值調(diào)節(jié)變化到最高達(dá)100%的數(shù)值，使用者也可以進(jìn)行反向調(diào)節(jié)。使用本虛擬環(huán)境系統(tǒng)，頂級運(yùn)動員和競技體育運(yùn)動員可以在虛擬的仿真的環(huán)境中為實(shí)地比賽做準(zhǔn)備。這種仿真的在低氧條件下的訓(xùn)練對非競技體育運(yùn)動員和業(yè)余運(yùn)動員而言，能使其個人能力和水平條件得到提高。其好處尤其在于，運(yùn)動員可以省去高消費(fèi)而又花時間的、在高山區(qū)域的訓(xùn)練。此外，運(yùn)動員可以達(dá)到更有效的訓(xùn)練效果，因?yàn)橛?xùn)練場地是24小時開放，并易于到達(dá)。
具體實(shí)施例方式
在健身領(lǐng)域中，本虛擬環(huán)境系統(tǒng)可以將比如說香味的使用和被動的高山訓(xùn)練以及氧氣治療在一個三維虛擬環(huán)境中相結(jié)合。在這樣的環(huán)境下，使用者可以達(dá)到休閑、個人能力的提高以及免疫系統(tǒng)的增強(qiáng)相結(jié)合的效果。
在醫(yī)藥領(lǐng)域中，本虛擬環(huán)境系統(tǒng)可以將香味、高地訓(xùn)練以及/或者氧氣治療在一個三維環(huán)境中使用，從而使視覺、觸覺、嗅覺和聽覺這四個感觀受到興奮刺激。使用者個人的免疫系統(tǒng)也能因此受到激活，從而有望使有疾病在身的患者，如癌癥、過敏以及代謝方面疾病的患者，通過使用本系統(tǒng)而得到幫助。
這種三維系統(tǒng)展示的技術(shù)還能提供以下的可能性，即對某些特殊的心理疾病，如由自身免疫系統(tǒng)疾病產(chǎn)生的恐懼，可通過圖像和聲音的效果對其產(chǎn)生正面影響。
權(quán)利要求
1、一種展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括一健身器械、一用于展現(xiàn)二維和/或三維影像的視覺展示設(shè)備、至少一個聲音輸出和/或錄入裝置，以及用于產(chǎn)生風(fēng)、溫度和/或氣味的裝置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)具有一刺激觸覺的裝置，以及/或者用于改變能呼吸的空氣組成成份的裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)的 組成部分是通過一電腦系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)互相連接并被調(diào)控的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述電腦系 統(tǒng)至少包括一具有用戶操作界面的調(diào)控電腦。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于用于左、右 眼圖像計(jì)算的計(jì)算器通過一網(wǎng)絡(luò)和上述調(diào)控電腦相連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述產(chǎn)生的 信號被傳輸?shù)酱髟谑褂谜哳^部的、裝有用于產(chǎn)生虛擬環(huán)境的LCD的頭盔上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述產(chǎn)生的 信號被用于產(chǎn)生立體投影，其可在屏幕上產(chǎn)生有三維效果的影像。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述調(diào)控電 腦和一個或多個輸入裝置相連接，所述輸入裝置各自具有六個自由度，用來確 定位置和取向，并有選擇地配有一個或多個功能鍵。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至S所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述的感應(yīng) 性的、感壓性的和/或彈性的輸入裝置與調(diào)控電腦相連。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至9所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于通過運(yùn)用所 述輸入裝置，可以實(shí)現(xiàn)對眼睛移動、身體移動及頭部運(yùn)動的探測，和/或?qū)Ψ轿坏拇_認(rèn)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1至10所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于通過運(yùn)用 所述的輸入裝置可以實(shí)現(xiàn)對手勢、面部表情和/或語言的探測。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1至11所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于把頭部跟蹤器作為輸入裝置來使用。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1至12所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述視覺 展示設(shè)備可以重現(xiàn)一個靜止的畫面、 一個靜止或移動的實(shí)物、 一個電腦圖形， 以及/或者二維和/或三維的移動畫面或電影。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1至13所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述的視 覺展示設(shè)備能重現(xiàn)具有0。至179°視角的畫面。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1至14所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述的視 覺展示設(shè)備能重現(xiàn)具有180°或大于180°視角的畫面，并在健身、保健和醫(yī) 藥領(lǐng)域中使用。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1至15所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述的視 覺展示設(shè)備可以重現(xiàn)已被錄入的使用者的運(yùn)動以及/或者靜止的真實(shí)畫面。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1至16所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于把包括槳、 自行車或跑道的健身器材作為健身器械使用到所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)中。
18、 根據(jù)權(quán)利要求1至17所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于用戶的成 績數(shù)據(jù)被收集，以及其醫(yī)學(xué)參數(shù)被記錄，所述醫(yī)學(xué)參數(shù)包括脈搏或心跳頻率。
19、 根據(jù)權(quán)利要求1至18所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于聲音的輸 出元件產(chǎn)生樂器聲、人聲、以及包括動物、風(fēng)、雨、瀑布、雷的環(huán)境聲音，以 及/或者機(jī)動車馬達(dá)、射擊、抽水機(jī)、爆炸和/或挖掘的聲音。
20、 根據(jù)權(quán)利要求1至19所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所產(chǎn)生的風(fēng)、溫度和/或空氣潮濕度等效果是與所展示的現(xiàn)實(shí)中的情景相適應(yīng)的。
21、 根據(jù)權(quán)利要求1至20所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于來自系統(tǒng)外部的指示和演示可以通過一個通訊元件向使用者傳輸。
22、 根據(jù)權(quán)利要求1至21所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于使用者可以通過所述述通訊元件與系統(tǒng)外部的人員進(jìn)行聯(lián)系。
23、 根據(jù)權(quán)利要求1至22所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于使用者可以在很短的幾秒鐘之內(nèi)把氧氣含量從很低的介于9%到17%數(shù)值調(diào)節(jié)變化到最高達(dá)100%的數(shù)值，使用者也可以進(jìn)行反向調(diào)節(jié)。
24、 根據(jù)權(quán)利要求1至23所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述電腦系統(tǒng)連接有一細(xì)胞分析裝置，所述細(xì)胞分析裝置優(yōu)選是用于循環(huán)血細(xì)胞記數(shù)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括含有用于健身目的的設(shè)施、產(chǎn)生二維和/或三維虛擬影像的設(shè)施、至少一個聲音輸出和/或錄入設(shè)施以及用于產(chǎn)生風(fēng)、溫度和/或氣味的設(shè)施。
文檔編號A63B21/00GK101489632SQ200780026834
公開日2009年7月22日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月18日
發(fā)明者烏爾里?！ひ锘I 申請人:烏爾里?！ひ锘I