專利名稱：基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種虛擬展館游覽裝置，具體來說為一種基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置。
背景技術(shù)：
目前市場上絕大部分的景觀游覽是以實體方式進行游覽展示的，需要人們親自去景點觀看所有的景觀信息，其缺點是景觀游覽內(nèi)容易受距離、時間、空間等因素的制約，缺乏便捷性。另一部分的景觀展示雖然結(jié)合網(wǎng)上瀏覽方式，但缺乏沉浸感，僅限于簡單的動態(tài)景觀展示，而沒有體感交互，例如網(wǎng)上世博、VRP-TRAVEL。此類系統(tǒng)雖然實現(xiàn)了景觀的三維場景的瀏覽功能，但沉浸感和交互感不強，缺乏趣味性和新穎性，景觀展示效果未能深入人心。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置，該裝置將體感交互設(shè)備、虛擬景觀現(xiàn)實技術(shù)巧妙地結(jié)合起來，使用戶通過體感交互設(shè)備和虛擬場景互動，增強非接觸式交互性，改善了用戶體驗，可以很好地用于展館展覽中。本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置，包括LED顯示屏、體感攝像頭、計算機/中央處理器、支架、電源及開關(guān)、音響設(shè)備、散熱設(shè)備。其特征在于計算機分別與體感攝像頭、LED顯示屏、音響設(shè) 備連接；體感攝像頭包括獲取用戶形體和位置的景深傳感器和RGB攝像頭，并與信息轉(zhuǎn)換單元相連接，信息轉(zhuǎn)換單元與骨骼綁定控制單元連接，骨骼綁定控制單元與中央處理器連接，由中央處理器進行處理運算；虛擬游覽場景渲染單元與中央處理器連接，對所加載的場景進行高逼真度仿真及加速渲染；碰撞檢測單元與中央處理器連接，處理場景瀏覽中的碰撞檢測；聲音繪制單元與中央處理單元連接，繪制場景游覽過程中聲音特效。上述中央處理器對各個單元進行處理，最終通過與之相連的LED顯示屏和音響設(shè)備進行同步顯示以實現(xiàn)連續(xù)視點的全景虛擬漫游。根據(jù)本實用新型所述的基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置，較好的是所述體感攝像頭為具有視眼:60° H,43° V;景深鏡頭感應(yīng)距離為2米至3米。較好的是所述LED顯示屏具有分辨率:1280*1024。較好的是所述電源及開關(guān)包括用戶視角開關(guān)即第一人稱開關(guān)、第二人稱開關(guān)、第三人稱開關(guān)。較好的是所述體感攝像頭位于離底面160-180厘米的高度。本實用新型主要包括用戶通過體感攝像頭控制場景中的虛擬人進行虛擬景觀漫游功能。體感交互設(shè)備依靠體感攝像頭來完成對人體信息的識別和追蹤，系統(tǒng)獲取和解析信息后實現(xiàn)虛擬人與用戶的運動映射，實現(xiàn)用戶通過姿勢控制虛擬人游覽場景，用戶只需做出簡單的前進后退等動作，就可以體驗到真實的場景交互漫游效果。本實用新型所述的基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置，具有以下優(yōu)點和積極效果:I)本實用新型增強非接觸式交互性，只需用戶做出動作，即可驅(qū)動虛擬人模型骨骼動畫，進行即時、交互的操作，具有體感交互性、沉浸感、簡單易用等特點；2)本實用新型具有開放性，可以對任意場景進行高逼真度仿真及高速渲染，不局限于某一場景。用戶可根據(jù)需求對場景進行加載或變更，因此可根據(jù)用戶需求，進行相關(guān)的應(yīng)用擴展；3)本實用新型中信息轉(zhuǎn)換單元對體感攝像頭獲取數(shù)據(jù)解析進行了改進，獲取骨骼點的實時骨骼信息后，對從世界矩陣到模型視圖矩陣轉(zhuǎn)換的重置骨骼點的矩陣進行了優(yōu)化，得到改進后的旋轉(zhuǎn)矩陣，能夠基于充分的信息最準確地評估人體實際所處位置，實現(xiàn)虛擬人各骨骼點空間信息的實時更新。4)本實用新型中碰撞檢測功能單元，實現(xiàn)人物在場景中可以平滑移動，更加切合實際；5)本實用新型中聲音控制單元，實現(xiàn)語音特效，使虛擬景觀游覽時更加具有沉浸感。6)本實用新型用戶在場景游覽可實現(xiàn)三種視覺角度間切換，即第一人稱視角、第二人稱視角和第三人稱視角:a)第一人稱視角即模擬人眼，相機位置與人眼重合，即在場景中看不到虛擬人:b)第二人稱視角即跟蹤虛擬人，在場景中相機位于虛擬人頭部偏后，在瀏覽過程中總是跟隨虛擬人；c)第三人稱視角即固定相機，虛擬人在場景中行走而視點不移動。7)該系統(tǒng)增強了便捷性，改善了用戶體驗，打破了時間與空間的限制、最大化地提升了現(xiàn)實展館及展品的宣傳效果與社會價值，使得公眾能真實感受展館及展品，并能參與各種互動體驗，體感交互虛擬展館將成為未來最具價值的展示手段。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型工作流程圖；圖3是本實用新型硬件設(shè)備連接圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明。如圖1所示，基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置結(jié)構(gòu)圖，該裝置包括LED顯示屏1、體感攝像頭2、音響設(shè)備3、散熱設(shè)備4、計算機5、電源及開關(guān)6。其中體感攝像頭2的裝置是為了獲取用戶的形體和位置信息，以實現(xiàn)用戶對虛擬人的控制；計算機5中集成了虛擬場景及虛擬人的處理單元，用戶通過體感攝像頭2將自身動作信息傳入計算機中的處理單元進行處理，以達到體感交互與虛擬現(xiàn)實的無縫集成；此時LED顯示器I將主機輸出信息進行同步顯示，結(jié)合音響設(shè)備3的音頻輸出，最終形成虛擬景觀游覽的效果；在此過程中，散熱設(shè)備4對一種基于體感交互的一體化虛擬展館游覽裝置工作中產(chǎn)生的熱量及時處理，使該裝置運行環(huán)境穩(wěn)定，運行效率提高；電源及開關(guān)6控制裝置的供電及虛擬景觀游覽中三種視角的切換。該裝置工作流程圖如圖2所示，用戶位于該裝置前，通過特定動作被體感攝像頭識別后，用戶的動作和位置信息被體感攝像頭中的景深傳感器獲取，并傳輸給信息轉(zhuǎn)換單元；信息轉(zhuǎn)換單元解析所獲取骨骼點的實時骨骼信息并創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)矩陣后，重置骨骼點的矩陣信息并完成從世界矩陣到模型視圖矩陣的轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換后的信息傳入骨骼綁定控制單元，與骨骼點的本地矩陣做相乘運算，實現(xiàn)虛擬人各骨骼點空間信息的實時更新，達到模擬真人動作的效果。3D場景渲染單元對任意加載的場景進行高逼真度仿真及加速渲染。碰撞檢測單元開啟碰撞檢測功能，使虛擬人靠近障礙物時不能穿透障礙物。聲音控制單元用于繪制虛擬景觀游覽中的聲音特效，加強沉浸感。在計算機上，信息轉(zhuǎn)換單元、骨骼綁定控制單元、3D場景渲染加速及高逼真度仿真單元、碰撞檢測單元結(jié)合聲音控制單元集成一個虛擬場景游覽平臺，與中央處理單元相連接，由中央處理器對上述各單元進行處理運算，最終通過與之相連的LED顯示屏和音響設(shè)備進行同步顯示以實現(xiàn)連續(xù)視點的全景虛擬漫游。本實用新型搭建了虛擬景觀游覽人機交互平臺，用戶只需把三維場景搭建出來，然后導(dǎo)入基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置的系統(tǒng)平臺中，就可以快速搭建出具有用戶特色的基于體感 交互的一體化虛擬景觀游覽裝置，實現(xiàn)體感控制與虛擬現(xiàn)實的結(jié)合。
權(quán)利要求1.基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置，包括LED顯示屏、體感攝像頭、計算機/中央處理器、支架、電源及開關(guān)、音響設(shè)備、散熱設(shè)備，其特征在于: 計算機分別與體感攝像頭、LED顯示屏、音響設(shè)備連接；體感攝像頭可獲取用戶的形體和位置信息；計算機集成了虛擬場景及虛擬人的處理單元，用戶通過體感攝像頭將自身動作信息傳入計算機中的處理單元進行處理；此時LED顯示器將主機輸出信息進行同步顯示，結(jié)合音響設(shè)備(3)的音頻輸出，最終形成虛擬景觀游覽的效果；在此過程中，散熱設(shè)備對一種基于體感交互的一體化虛擬展館游覽裝置工作中產(chǎn)生的熱量及時處理，使該裝置運行環(huán)境穩(wěn)定，運行效率提高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置，其特征在于，體感攝像頭具有視眼:60° H,43° V;景深鏡頭感應(yīng)距離為2米至3米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置，其特征在于，所述電源及開關(guān)包括用戶視角開關(guān)即第一人稱開關(guān)、第二人稱開關(guān)、第三人稱開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置，其特征在于，所述體感攝像頭位于離底面160-180厘米的高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置，其特征在于，LED顯示屏具有分辨率: 1280*1024。
專利摘要本實用新型提供了一種基于體感交互的一體化虛擬景觀游覽裝置，該裝置包括LED顯示屏、體感攝像頭、音響設(shè)備、散熱設(shè)備、計算機、電源及開關(guān)。其中體感攝像頭是為了獲取用戶的形體和位置信息，以實現(xiàn)用戶對虛擬人的控制；計算機中集成了虛擬場景及虛擬人的處理單元，用戶通過體感攝像頭將自身動作信息傳入主機中的處理單元進行處理，以達到體感交互與虛擬現(xiàn)實的無縫集成；此時LED顯示器將主機輸出信息進行同步顯示，結(jié)合音響設(shè)備的音頻輸出，最終形成虛擬景觀游覽的效果；同時散熱設(shè)備對體感交互室內(nèi)展館虛擬游覽裝置工作中產(chǎn)生的熱量及時處理，使該裝置運行環(huán)境穩(wěn)定；電源及開關(guān)控制裝置的供電及虛擬景觀游覽中三種視角的切換。
文檔編號G09F27/00GK203133746SQ20122066669
公開日2013年8月14日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者馬純永, 田豐林, 于方杰, 韓勇, 陳戈, 李燕 申請人:青島經(jīng)緯藍圖信息技術(shù)有限公司, 北京中海新圖科技有限公司