基于VR箱的拟景互动体验方法与流程

本发明涉及一种基于vr（virtualreality，虚拟现实）箱的拟景互动体验方法。

背景技术：

当人们对自然界生物的成长过程进行了解时，需要从孕育到成熟的过程进行观察，但是这种观察时间极为漫长，且在观察过程中无法保证该生物一直存活，一旦其死亡，整个观察便会前功尽弃，需要对另一同样的生物进行重新观察，极度消耗人力和物力，观察效率大大降低。

若想对自然界生物的身体构造进行详细研究，则需要对该生物进行捕捉，甚至需要对其进行解剖，但大量捕捉生物不仅会对自然界的生物链造成不利影响，且对研究人员的心性也会造成负面影响。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述技术问题。

为实现以上发明目的，本发明提供一种基于vr箱的拟景互动体验方法，在所述vr箱的箱体内部设有实验资源播放器和实验者跟踪定位装置；

在所述箱体的同一侧壁上分别开设有用于放置虚拟现实眼镜的一个观察孔和用于伸入实验者双手的一对操作孔；

采用所述实验者跟踪定位装置实时跟踪实验者双手的位置并将该位置信息传送至控制主机；

所述控制主机根据所述位置信息控制所述实验资源播放器播放对应的实验环境和实验过程音视频，所述实验环境和实验过程音视频按照实验类别预存于所述实验资源播放器内；

采用所述虚拟现实眼镜观看所述实验环境和实验过程音视频。

进一步地，所述实验者跟踪定位装置包括红外定位传感器，所述红外定位传感器用于实时捕捉实验者双手的位置，定位精度控制在0.2mm以内。

进一步地，所述实验者跟踪定位装置还包括惯性传感器；

当所述红外定位传感器被遮挡或定位失败时，由所述惯性传感器提供实验者双手的位置信息。

进一步地，所述实验类别包括生物学实验、化学实验、物理实验和机械组装实验。

进一步地，所述生物学实验包括生物体解剖实验。

进一步地，所述实验环境包括虚拟实验台、试验品和实验工具。

进一步地，所述箱体的另一侧壁外侧设有显示器，用于实时显示所述实验环境和实验过程音视频。

进一步地，所述箱体的又一侧壁上设有箱门，以便维修箱内设备；

所述箱体的底部设有键盘抽屉，用于放置连接至所述控制主机的键盘；

所述键盘抽屉下方设有收纳抽屉。

进一步地，所述箱体底部设有升降座，所述升降座通过丝杆机构或液压机构进行升降。

进一步地，所述升降座包括固定于地面的底盘，所述底盘通过螺丝固定于地面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过虚拟现实技术进行科学探索实验，不需要对实际生物体等进行捕捉就可完整地了解其内部结构，学习效率高，社会效益好。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是vr箱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1-2所示，本发明的基于vr箱的拟景互动体验方法，在vr箱的箱体1内部设有实验资源播放器和实验者跟踪定位装置；

在箱体1的同一侧壁上分别开设有用于放置虚拟现实眼镜的一个观察孔3和用于伸入实验者双手的一对操作孔4；

采用实验者跟踪定位装置实时跟踪实验者双手的位置并将该位置信息传送至控制主机2；

控制主机2根据位置信息控制实验资源播放器播放对应的实验环境和实验过程音视频，实验环境和实验过程音视频按照实验类别预存于实验资源播放器内；

采用虚拟现实眼镜观看实验环境和实验过程音视频。

优选地，实验者跟踪定位装置包括红外定位传感器，红外定位传感器用于实时捕捉实验者双手的位置，定位精度控制在0.2mm以内。

优选地，实验者跟踪定位装置还包括惯性传感器；

当红外定位传感器被遮挡或定位失败时，由惯性传感器提供实验者双手的位置信息。

优选地，实验类别包括生物学实验、化学实验、物理实验和机械组装实验。

优选地，生物学实验包括生物体解剖实验。

优选地，实验环境包括虚拟实验台、试验品和实验工具。

优选地，箱体1的另一侧壁外侧设有显示器5，用于实时显示实验环境和实验过程音视频。

优选地，箱体1的又一侧壁上设有箱门6，以便通过箱门6进入箱体1内部维修箱内设备；

箱体1的底部设有键盘抽屉7，用于放置连接至控制主机2的键盘；

键盘抽屉7下方设有收纳抽屉8，用于收纳零碎物品。

优选地，箱体1底部设有升降座9，升降座9通过丝杆机构或液压机构进行升降，方便不同身高的实验者使用；升降座9包括固定于地面的底盘10，底盘10通过螺丝固定于地面。

当使用者进入其中，仿佛真的身临其境的在这个虚拟的世界中，亲身感受到事物的存在，不仅可以通过双手来操控被观测物体的大小，方向，更能拆分物体来了解它的内部结构，让使用者如同造物主一般深刻了解其构造和用途。例如观察一只蝴蝶，我们可以了解蝴蝶的生长环境，生命过程，也可以调整观察角度和距离，更进一步地了解蝴蝶的身体构造。

我们采用广角（宽视野）立体显示技术，对观察者头、眼球和手的跟踪定位技术，vi视觉识别技术，cinematicreality（电影级的现实）以及audiospatialize技术、网络传输技术等，打造一个完全模拟现实的实验室。

我们通过对人眼接收光信号进行逆向分析，将内容进行反畸变处理并且模拟左右眼差异，使我们最终看到的是立体沉浸的画面。我们通过设备上大量的传感器获取传感数据，通过sensorfusion（传感器融合）算法，对获得的数据处理融合，模拟人体运动时的数据变化，以此模拟最真实的身体运动，让体验者有最舒适的体验。

现实中，人体运动时，肉眼所看到的画面会随之变化，而大脑会精确的感知到，我们通过大量高精度的计算，以及优化之后的算法模拟匹配这种实际变化，既要能适应大脑的感觉，也能让电脑快速处理完。在硬件上，我们采用了世界上目前最好的虚拟现实头盔，为我们8k的内容画质保驾护航，图像的帧率达到90帧以上，刷新延迟小于10ms。头盔的重量经过特殊定制的处理，达到了400g以内。瞳距调整的范围是从第5个百分数到第95个百分数的范围，是57mm-71mm，可以让戴眼镜的观众摘下眼镜进行体验。我们采用红外线定位技术，来捕捉玩家的手，定位的精度误差在0.2毫米以内。位置跟踪会使用惯性传感器的数据作为被遮挡或丢失跟踪时的后备。位置跟踪基于三米的范围优化，有足够宽的跟踪范围来让游客自由移动。在保障流畅运行的基础上，实现照片级虚拟仿真。

提供实验环境仿真，主要包括地形地貌仿真、光照环境仿真等。提供实验器材虚拟仿真，主要包括实验台、试验品等。提供试验品的交互功能，主要包括解剖等。提供试验品的信息简介。体验者双手进行实验操作。展示科学探索活动。展示科技创新活动。

实验方法环境1：虚拟实验室都为一个半封闭的实验箱体(箱体高度可调节)，所有的设备和软件都安装在这个实验箱体内，用户只需要先将两只手伸进实验箱体内，再将头伸进箱体上的vr头盔里。就如同真的进入了一个实验室一般，箱体内的感应器会识别出用户手的动作，与虚拟中的手同步活动，让用户不仅可以操控vr实验室里的器具（如：钳子，电钻），还可以直接操作各种实验。实验室程序开启后，首先出现的是“台州科技馆虚拟实验室”的页面。在该页面中，用户可以选择不同的课程类别（如：生物、化学）；选择完课程类别后，再选择相关课程（如：生物中的蚂蚁和蜜蜂）；选择完课程后，就可以真正的开始实验了！

本发明也可运用到医生实习过程中，将虚拟尸体投射在虚拟环境中，实习人员可通过解剖虚拟尸体来了解人体的构造，便于医生技术的成长。

本发明同样可应用到机械装配中，对虚拟零部件进行装配，将工作人员的装配熟练度提高，从而起到提高装配质量的效果。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。