一種基于頭部跟蹤的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于頭部跟蹤的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)，其特征在于，包括：第一CCD攝像機(jī)和第二CCD攝像機(jī)，其中，第二CCD攝像機(jī)用于頭部跟蹤，第一CCD攝像機(jī)用于拍攝圖像并傳遞給顯示屏，所述顯示屏具有背光（106）、菲涅爾透鏡（103）和液晶板（104），且菲涅爾透鏡（103）設(shè)于背光（106）和液晶板（104）之間，此外，在液晶屏和菲涅爾透鏡（103）之間還設(shè)有一紅外線LED。
【專利說(shuō)明】
一種基于頭部跟蹤的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于頭部跟蹤的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境是一種多源信息融合的交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。
[0003]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)豐要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)各等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺(jué)感知外，還有聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等感知，甚至還包括嗅覺(jué)和味覺(jué)等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，眼睛、手勢(shì)、或其他人體行為動(dòng)作，由計(jì)算機(jī)來(lái)處理與參與者的動(dòng)作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)用戶的輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。
[0004]虛擬現(xiàn)實(shí)是多種技術(shù)的綜合，包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，廣角(寬視野)立體顯示技術(shù)，對(duì)觀察者頭、眼和手的跟蹤技術(shù)，以及觸覺(jué)/力覺(jué)反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語(yǔ)音輸入輸出技術(shù)等。下面對(duì)這些技術(shù)分別加以說(shuō)明。
[0005]實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形:
[0006]相比較而言，利用計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生圖形圖像并不是太難的事情。如果有足夠準(zhǔn)確的模型，又有足夠的時(shí)間，我們就可以生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，但是這里的關(guān)鍵是實(shí)時(shí)。例如在飛行模擬系統(tǒng)中，圖像的刷新相當(dāng)重要，同時(shí)對(duì)圖像質(zhì)量的要求也很高，再加上非常復(fù)雜的虛擬環(huán)境，問(wèn)題就變得相當(dāng)困難。
[0007]顯示:
[0008]人看周圍的世界時(shí)，由于兩只眼睛的位置不同，得到的圖像略有不同，這些圖像在腦子里融合起來(lái)，就形成了一個(gè)關(guān)于周圍世界的整體景象，這個(gè)景象中包括了距離遠(yuǎn)近的信息。當(dāng)然，距離信息也可以通過(guò)其他方法獲得，例如眼睛焦距的遠(yuǎn)近、物體大小的比較等。
[0009]在VR系統(tǒng)中，雙目立體視覺(jué)起了很大作用。用戶的兩只眼睛看到的不同圖像是分別產(chǎn)生的，顯示在不同的顯示器上。有的系統(tǒng)采用單個(gè)顯示器，但用戶帶上特殊的眼鏡后，一只眼睛只能看到奇數(shù)幀圖像，另一只眼睛只能看到偶數(shù)幀圖像，奇、偶幀之間的不同也就是視差就廣生了立體感。
[0010]用戶(頭、眼)的跟蹤:在人造環(huán)境中，每個(gè)物體相對(duì)于系統(tǒng)的坐標(biāo)系都有一個(gè)位置與姿態(tài)，而用戶也是如此。用戶看到的景象是由用戶的位置和頭(眼)的方向來(lái)確定的。
[0011]跟蹤頭部運(yùn)動(dòng)的虛擬現(xiàn)實(shí)頭套:在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)中，視場(chǎng)的改變是通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，用戶的視覺(jué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)是分離的，而利用頭部跟蹤來(lái)改變圖像的視角，用戶的視覺(jué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)之間就可以聯(lián)系起來(lái)，感覺(jué)更逼真。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，用戶不僅可以通過(guò)雙目立體視覺(jué)去認(rèn)識(shí)環(huán)境，而且可以通過(guò)頭部的運(yùn)動(dòng)去觀察環(huán)境。
[0012]在用戶與計(jì)算機(jī)的交互中，鍵盤(pán)和鼠標(biāo)是目前最常用的工具，但對(duì)于三維空間來(lái)說(shuō)，它們都不太適合。在三維空間中因?yàn)橛辛鶄€(gè)自由度，我們很難找出比較直觀的辦法把鼠標(biāo)的平面運(yùn)動(dòng)映射成三維空間的任意運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在，已經(jīng)有一些設(shè)備可以提供六個(gè)自由度，如3Space數(shù)字化儀和SpaceBall空間球等。另外一些性能比較優(yōu)異的設(shè)備是數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣。
[0013]人能夠很好地判定聲源的方向。在水平方向上，我們靠聲音的相位差及強(qiáng)度的差別來(lái)確定聲音的方向，因?yàn)槁曇舻竭_(dá)兩只耳朵的時(shí)間或距離有所不同。常見(jiàn)的立體聲效果就是靠左右耳聽(tīng)到在不同位置錄制的不同聲音來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以會(huì)有一種方向感?，F(xiàn)實(shí)生活里，當(dāng)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，聽(tīng)到的聲音的方向就會(huì)改變。但目前在VR系統(tǒng)中，聲音的方向與用戶頭部的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。
[0014]感覺(jué)反饋:
[0015]在一個(gè)VR系統(tǒng)中，用戶可以看到一個(gè)虛擬的杯子。你可以設(shè)法去抓住它，但是你的手沒(méi)有真正接觸杯子的感覺(jué)，并有可能穿過(guò)虛擬杯子的“表面”，而這在現(xiàn)實(shí)生活中是不可能的。解決這一問(wèn)題的常用裝置是在手套內(nèi)層安裝一些可以振動(dòng)的觸點(diǎn)來(lái)模擬觸覺(jué)。
[0016]語(yǔ)音:
[0017]在VR系統(tǒng)中，語(yǔ)音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環(huán)境能聽(tīng)懂人的語(yǔ)言，并能與人實(shí)時(shí)交互。而讓計(jì)算機(jī)識(shí)別人的語(yǔ)音是相當(dāng)困難的，因?yàn)檎Z(yǔ)音信號(hào)和自然語(yǔ)言信號(hào)有其“多邊性”和復(fù)雜性。例如，連續(xù)語(yǔ)音中詞與詞之間沒(méi)有明顯的停頓，同一詞、同一字的發(fā)音受前后詞、字的影響，不僅不同人說(shuō)同一詞會(huì)有所不同，就是同一人發(fā)音也會(huì)受到心理、生理和環(huán)境的影響而有所不同。
[0018]使用人的自然語(yǔ)言作為計(jì)算機(jī)輸入目前有兩個(gè)問(wèn)題，首先是效率問(wèn)題，為便于計(jì)算機(jī)理解，輸入的語(yǔ)音可能會(huì)相當(dāng)啰嗦。其次是正確性問(wèn)題，計(jì)算機(jī)理解語(yǔ)音的方法是對(duì)比匹配，而沒(méi)有人的智能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0019]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于提供一種基于頭部跟蹤的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)。
[0020]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下:
[0021 ] 一種基于頭部跟蹤的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)，包括:第一 CCD攝像機(jī)和第二 CXD攝像機(jī)，其中，第二CCD攝像機(jī)用于頭部跟蹤，第一CCD攝像機(jī)用于拍攝圖像并傳遞給顯示屏，所述顯示屏具有背光(106)、菲涅爾透鏡(103)和液晶板(104)，且菲涅爾透鏡(103)設(shè)于背光(106)和液晶板(104)之間，此外，在液晶屏和菲涅爾透鏡(103)之間還設(shè)有一紅外線LED。
[0022]本實(shí)用新型采取了上述方案以后，基于菲涅爾透鏡和兩個(gè)CXD攝像機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)高臨場(chǎng)感的圖像，并且，這種方式，其成本低、具有很好的效果。
[0023]本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本實(shí)用新型而了解。本實(shí)用新型的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述，以使得本實(shí)用新型的上述優(yōu)點(diǎn)更加明確。
[0025]圖1是本實(shí)用新型基于頭部跟蹤的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
[0027]如圖1所示，一種基于頭部跟蹤的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)，包括:第一CCD攝像機(jī)102和第二CCD攝像機(jī)101，其中，第二CCD攝像機(jī)用于頭部跟蹤，第一CCD攝像機(jī)用于拍攝圖像并傳遞給顯示屏，所述顯示屏具有背光(106)、菲涅爾透鏡(103)和液晶板(104)，且菲涅爾透鏡(103)設(shè)于背光(106)和液晶板(104)之間，此外，在液晶屏和菲涅爾透鏡(103)之間還設(shè)有一紅外線LED105。
[0028]本實(shí)用新型采取了上述方案以后，基于菲涅爾透鏡和兩個(gè)CXD攝像機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)高臨場(chǎng)感的圖像，并且，這種方式，其成本低、具有很好的效果。
[0029]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于頭部跟蹤的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)，其特征在于，包括:第一 CCD攝像機(jī)和第二CCD攝像機(jī)，其中，第二CCD攝像機(jī)用于頭部跟蹤，第一CCD攝像機(jī)用于拍攝圖像并傳遞給顯示屏，所述顯示屏具有背光(106)、菲涅爾透鏡(103)和液晶板(104)，且菲涅爾透鏡(103)設(shè)于背光(106)和液晶板(104)之間，此外，在液晶屏和菲涅爾透鏡(103)之間還設(shè)有一紅外線LED ο
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK205594577SQ201620186644
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日
【發(fā)明人】秦毅仁
【申請(qǐng)人】深圳市前海炎凰科技有限公司