一种采用沉浸式虚拟现实技术的真人射击游戏系统及实现方法与流程

本发明涉及计算机图形技术领域，具体涉及一种采用沉浸式虚拟现实技术的真人射击类游戏的系统。

背景技术：
第一人称视角射击游戏顾名思义就是以玩家的主观视角来进行射击游戏。玩家们不再像别的游戏一样操纵屏幕中的虚拟人物来进行游戏，而是身临其境的体验游戏带来的视觉冲击，这就大大增强了游戏的主动性和真实感。早期第一人称类游戏所带给玩家的一般都是的屏幕光线的刺激，简单快捷的游戏节奏。随着游戏硬件的逐步完善，以及各种游戏的不断结合。第一人称射击类游戏提供了更加丰富的剧情以及精美的画面和生动的音效。随着第一人称射击类游戏的不断发展，真人第一人称射击类游戏应运而生。真人第一人称射击类游戏其实是一种模仿军队作战的游戏，参加者都穿上各款军服，手持各种枪，配备各款装备，穿梭阵地之间，展现各种队形阵势，个人技巧，全部投入扮演一个士兵的角色。传统的基于现实世界的真人第一人称射击类游戏由于场地、科技等现实因素的限制已经越来越不能满足玩家们不断追求娱乐的态度。而沉浸式虚拟现实技术不断成熟的今天，将沉浸式虚拟现实技术与真人第一人称射击类游戏相结合，使得真人第一人称射击类游戏走向一片全新的发展领域。对于专利公开号为：102735100A的中国专利公开了一种采用增强现实技术的单兵轻武器射击训练的方法和系统。本系统采用增强现实技术实时融合真实场景和虚拟射击目标并在训练者视频眼镜中形成战斗场景，枪系统上摄像头和扳机将射击信息传向智能手机，由智能手机判定是否射中目标；同时虚拟目标也可向射击者射击，形成射击结果存储和训练者头带视频眼镜中显示，输出反馈效果信息。但是该系统中射击者仅仅只能移动枪械，而无法移动射击者自身，定位功能上仅仅完成了对枪械的定位，并没有做出对于射击者的空间位置的定位。目前，头戴式显示器的发展使得将沉浸式虚拟现实技术与真人第一人称射击类游戏相结合成为可能。头戴式显示器的虚拟现实功能使得玩家视觉上完全沉浸在虚拟空间之中，如激光，虚拟人物等在现实空间无法实现的功能都可以在虚拟空间内实现。最终使得真人射击类游戏更具有科幻性和娱乐性。

技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于真人射击类游戏中，因为受到现实空间的环境等因素的限制而无法将诸多可以增强游戏体验的游戏方式实现的矛盾。本发明提出一种采用沉浸式虚拟现实技术使玩家视觉上完全沉浸于虚拟空间中，在虚拟空间中实现虚拟环境、虚拟特效的构造，带给用户在真实空间中无法拥有的游戏体验的方法和系统。捕获真实环境的视频帧，利用增强现实的基于标志特征的摄像机标定技术进行摄像机标定，求得摄像机外参数，获得摄像头与标识之间的三维空间距离，并结合陀螺仪的面部朝向数据，计算并渲染出玩家在游戏虚拟空间中所看到的游戏画面。射中验证模块获取枪口的定位信息后利用射线算法判定射击者是否击中了玩家与被击中玩家的身份，并将玩家受伤消息送给服务器，在受伤玩家的显示器上做出受伤渲染。本发明的具体技术方案如下：一种采用沉浸式虚拟现实技术的真人射击类游戏的系统，该系统包括：系统服务器、头戴式显示器、玩家背包计算机、枪械系统、标识子系统，系统服务器中设置：玩家数据存储模块。背包计算机中设置：三维注册模块、渲染模块、射中验证模块，标识数据存储模块。枪械系统中设置：枪口角度数据模块、数据手套定位模块、扳机传感器模块。头戴式显示器中设置：面部朝向数据模块、旋转底座控制模块、摄像模块、显示模块。标识子系统中设置：场景中所有标识布局。系统服务器中玩家数据存储模块存储游戏中所有玩家的生命值、现实空间坐标数据，并与背包计算机进行数据交互，背包计算机中的三维注册模块，接受并识别现实空间图像，确定玩家与图像标识之间的三维空间距离，获得玩家的现实空间坐标，背包计算机中的渲染模块，通过玩家面部朝向数据和现实空间坐标数据，得到玩家在虚拟空间中的虚拟坐标和面部角度，完成玩家在现实空间与虚拟空间中的同步视觉跟踪，背包计算机中的射中验证模块，接受扳机扣动消息和枪口空间定位数据，判断本次扣动扳机是否命中其他玩家，背包计算机中的标识数据存储模块，存储放置在现实空间中所有标识的空间坐标，以及玩家编号与标识的对应关系；枪械系统中枪械角度数据模块，通过枪械系统内置的三轴陀螺仪获得枪口角度数据，枪械系统中数据手套定位模块获取数据手套与玩家之间的三维距离，当玩家按下扳机时，枪械系统中扳机传感器模块将枪口角度数据和三维距离封装进扳机扣动消息传送给背包计算机；头戴式显示器中面部朝向数据模块，通过内置三轴陀螺仪将玩家面部朝向数据传给摄像模块和旋转底座控制模块，旋转底座控制模块调整摄像头角度使摄像头保持垂直向上的指向，摄像模块获取真实场景的图像数据与玩家面部朝向数据，封装成画面帧消息并发送给背包计算机上，显示模块接受玩家背包计算机传来的渲染画面；标识子系统根据摄像机的视角以及室内空...