基於3d交互的虛擬實境系統的製作方法

2023-10-24 11:21:48

基於3d交互的虛擬實境系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於3D交互的虛擬實境系統。它包括數據頭盔、光線跟蹤攝像頭組、多點觸控屏幕、背投顯示屏幕、背部投影儀、前端投影儀、總控單元、微機組、HDMI線，所述光線跟蹤攝像頭組放置於房間上部，且相鄰攝像頭之間距離相等；所述背投顯示屏幕垂直於地面放於多點觸控屏幕上方，所述多點觸控屏幕水平放置，此二屏幕等大、長邊相接且互相垂直；所述數據頭盔佩戴於觀察者頭部，面對著背投顯示屏幕；所述背部投影儀正對背投顯示屏幕放置於背投顯示屏幕背面合適距離，所述前端投影儀正對多點觸控屏幕放置於距多點觸控屏幕的合適距離處；所述微機組分別通過HDMI線連接背投顯示屏幕和多點觸控屏幕，所述總控單元與光線跟蹤攝像頭組通過無線聯繫。本實用新型系統線路連接簡單，所得影像解析度高、交互性強。
【專利說明】基於3D交互的虛擬實境系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基於3D交互的虛擬實境系統，屬於立體顯示技術與虛擬實境技術的領域。
【背景技術】
[0002]立體顯示系統提供的不僅僅是平面影像，它能為觀眾帶來賦有深度信息的三維影像，加深觀眾的臨場感；目前發展較久且較成熟的立體顯示系統是通過輔助設備觀看的。在另一方面，虛擬實境系統利用多種不同種類的傳感器使觀眾融入進入計算機創建的場景中並能實現交互，虛擬實境的最終目的是通過計算機與傳感器組成的系統儘可能滿足觀眾的需要。
[0003]傳統的立體顯示系統主要部件包括立體顯示器，紅藍立體眼鏡、偏振眼鏡或數據頭盔。傳統的虛擬實境交互系統主要部件包括記錄裝置、微機、控制單元、顯示設備、多種類型的傳感器等。其中記錄裝置(鍵盤、滑鼠或有線手套等)記錄真實環境中的用戶動作並通過傳感器傳給控制單元，控制單元命令顯示設備中的場景或物體產生相應的反映，觀察者通過顯示設備觀察到交互的後結果。
[0004]上述方案雖然實現了交互顯示，但存在不足。目前大部分交互技術都局限於二維影像，而對於空間關係較複雜的三維環境的交互效果都比較簡略，並且明顯的交互標記很大程度上影響了最終影像美觀。
實用新型內容
[0005]鑑於以上所述現有技術存在的問題和不足，本實用新型提供一種基於3D交互的虛擬實境系統。該系統使觀察者通過數據頭盔獲得高清三維圖像，並且根據觀察者觀看的角度與觀察者的手勢實時改變場景角度與主體狀態從而實現三維交互顯示。
[0006]為達到上述目的，本實用新型採用以下技術方案:
[0007]一種基於3D交互的虛擬實境系統，包括數據頭盔、光線跟蹤攝像頭組、多點觸控屏幕、背投顯示屏幕、背部投影儀、前端投影儀、總控單元、微機組、HDMI線，其特徵在於:
[0008](I)所述光線跟蹤攝像頭組放置於房間上部，且相鄰攝像頭之間距離相等；
[0009](2)所述背投顯示屏幕垂直於地面放於多點觸控屏幕上方，所述多點觸控屏幕水平放置，此二屏幕等大、長邊相接且互相垂直；
[0010](3)所述數據頭盔佩戴於觀察者頭部，面對著背投顯示屏幕；
[0011](4)所述背部投影儀正對背投顯示屏幕放置於背投顯示屏幕背面合適距離，所述前端投影儀正對多點觸控屏幕放置於距多點觸控屏幕的合適距離處；
[0012](5)所述微機組分別通過HDMI線連接背投顯示屏幕和多點觸控屏幕，所述總控單元與光線跟蹤攝像頭組通過無線聯繫。
[0013]總控單元由89C52單片機、CC2530F64晶片、電源等模塊組成。光線跟蹤攝像頭組採集到的圖像無線傳輸給總控單元，多點觸控屏幕將觸控信息傳給總控單元，總控單元接收並處理信號隨後無線發送給微機；微機組無線接收指令後對預存的場景與主體進行相應調整，同時將信息通過HDMI線傳給投影機組和數據頭盔。
[0014]本實用新型與現有技術相比較，具有如下顯而易見的實質性特點和技術進步:
[0015]本實用新型與傳統的交互顯示系統相比，使用光線跟蹤攝像頭記錄人頭的動作，從而實現虛擬場景根據人頭方向變換視角響應，觀眾通過數據頭盔觀察到三維虛擬實境影像，並能夠與系統交互。
[0016]本實用新型系統線路連接簡單，所得影像解析度高、交互性強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1 一種基於3D交互的虛擬實境系統的結構示意圖。
[0018]圖2總控單元框圖。
【具體實施方式】
[0019]本實用新型的一個優選實施例結合附圖詳述如下:
[0020]實施例一:
[0021]參見圖1和圖2，本基於3D交互的虛擬實境系統，包括數據頭盔1、光線跟蹤攝像頭組2、多點觸控屏幕3、背投顯示屏幕4、背部投影儀5、前端投影儀6、總控單元7、微機組
8、HDMI線9，其特徵在於:
[0022](I)所述光線跟蹤攝像頭組2放置於房間上部，且相鄰攝像頭之間距離相等；
[0023](2)所述背投顯示屏幕4垂直於地面放於多點觸控屏幕3的上方，所述多點觸控屏幕3水平放置，此二屏幕(4.3)等大、長邊相接且互相垂直；
[0024](3)所述數據頭盔I佩戴於觀察者頭部，面對著背投顯示屏幕4 ；
[0025](4)所述背部投影儀5正對背投顯示屏幕4放置於背投顯示屏幕4背面後方，所述前端投影儀6正對多點觸控屏幕3放置於距多點觸控屏幕3的上方；
[0026](5)所述微機組8分別通過HDMI線9連接背投顯示屏幕4、多點觸控屏幕3、背部投影儀5、前端投影儀6和數據頭盔1，所述總控單元7與光線跟蹤攝像頭組2通過無線聯繫O
[0027]實施例二:
[0028]本實施例與實施例一基本相同，特別之處是:所述多點觸控屏幕3以及背投顯示屏幕4的解析度達到1920*1080像素，多點觸控屏幕3是基於FTIR紅外光譜分析的多點觸控屏；微機組8由三臺維微機組成，光線跟蹤攝像機組2由三維攝像機組成；微機中預存場景與主體影像信息。
[0029]實施例三:
[0030]本實施例結合【專利附圖】

【附圖說明】如下:參見圖1，本基於3D交互的虛擬實境系統包括數據頭盔1、光線跟蹤攝像頭組2、多點觸控屏幕3、背投顯示屏幕4、背部投影儀5、前端投影儀
6、總控單元7、微機組8、HDMI線9:所述光線跟蹤攝像頭組2放置於房間上部，且相鄰攝像頭之間距離相等；所述背投顯示屏幕4垂直於地面放於某平面，所述多點觸控屏幕3水平放置於某平面，此二屏幕等大、長邊相接且互相垂直；所述數據頭盔I佩戴於觀察者頭部，面對著背投顯示屏幕4 ;所述背部投影儀5正對背投顯示屏幕4放置於屏幕背面合適距離，所述前端投影儀6正對多點觸控屏幕3放置於距屏幕合適距離處；所述微機組8分別通過HDMI線9連接背投顯示屏幕4和多點觸控屏幕3，所述總控單元7與光線跟蹤攝像頭組2通過無線聯繫。
[0031]多點觸控屏幕以及背投顯示屏幕的解析度達到1920*1080像素，多點觸控屏幕是基於FTIR紅外光譜分析的多點觸控屏；微機組由三臺維微機組成，光線跟蹤攝像機組由三維攝像機組成；微機中預存場景與主體影像信息，根據觀眾的頭部與手部動作對預存影像進行調整並實時渲染輸出，此虛擬實境系統依賴於數據頭盔且基於WM (windows inminiature)縮略圖技術。
[0032]圖2示出總控單元7的結構。該總控單元由89C52單片機、CC2530F64晶片、電源等模塊組成。光線跟蹤攝像頭組採集到的圖像無線傳輸給總控單元，多點觸控屏幕將觸控信息傳給總控單元，總控單元接收並處理所有信號隨後無線發送給微機組並實時控制微機組；微機組無線接收指令後對預存的場景與主體進行相應調整，同時將信息通過HDMI線傳給投影機組和數據頭盔。
【權利要求】
1.基於3D交互的虛擬實境系統，包括數據頭盔(I)、光線跟蹤攝像頭組(2)、多點觸控屏幕(3)、背投顯示屏幕(4)、背部投影儀(5)、前端投影儀(6)、總控單元(7)、微機組(8)、HDMI線(9)，其特徵在於: (1)所述光線跟蹤攝像頭組(2)放置於房間上部，且相鄰攝像頭之間距離相等； (2)所述背投顯示屏幕(4)垂直於地面放於多點觸控屏幕(3)的上方，所述多點觸控屏幕(3)水平放置，此二屏幕(4.3)等大、長邊相接且互相垂直； (3)所述數據頭盔(I)佩戴於觀察者頭部，面對著背投顯示屏幕(4)； (4)所述背部投影儀(5)正對背投顯示屏幕(4)放置於背投顯示屏幕(4)背面後方，所述前端投影儀(6)正對多點觸控屏幕(3)放置於距多點觸控屏幕(3)的上方； (5)所述微機組(8)分別通過HDMI線(9)連接背投顯示屏幕(4)、多點觸控屏幕(3)、背部投影儀(5)、前端投影儀(6)和數據頭盔(1)，所述總控單元(7)與光線跟蹤攝像頭組(2)通過無線聯繫。
2.根據權利要求1所述的基於3D交互的虛擬實境系統，其特徵在於:所述多點觸控屏幕(3)以及背投顯示屏幕(4)的解析度達到1920*1080像素，多點觸控屏幕(3)是基於FTIR紅外光譜分析的多點觸控屏；微機組(8)由三臺維微機組成，光線跟蹤攝像機組(2)由三維攝像機組成；微機中預存場景與主體影像信息。
【文檔編號】G06F3/01GK203773476SQ201420133417
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月24日 優先權日:2014年3月24日
【發明者】田豐, 汪浩 申請人:上海大學