专利名称：基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种虚拟展馆游览装置，具体来说为一种基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置。
背景技术：
目前市场上绝大部分的景观游览是以实体方式进行游览展示的，需要人们亲自去景点观看所有的景观信息，其缺点是景观游览内容易受距离、时间、空间等因素的制约，缺乏便捷性。另一部分的景观展示虽然结合网上浏览方式，但缺乏沉浸感，仅限于简单的动态景观展示，而没有体感交互，例如网上世博、VRP-TRAVEL。此类系统虽然实现了景观的三维场景的浏览功能，但沉浸感和交互感不强，缺乏趣味性和新颖性，景观展示效果未能深入人心。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷提供一种基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置，该装置将体感交互设备、虚拟景观现实技术巧妙地结合起来，使用户通过体感交互设备和虚拟场景互动，增强非接触式交互性，改善了用户体验，可以很好地用于展馆展览中。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置，包括LED显示屏、体感摄像头、计算机/中央处理器、支架、电源及开关、音响设备、散热设备。其特征在于计算机分别与体感摄像头、LED显示屏、音响设 备连接；体感摄像头包括获取用户形体和位置的景深传感器和RGB摄像头，并与信息转换单元相连接，信息转换单元与骨骼绑定控制单元连接，骨骼绑定控制单元与中央处理器连接，由中央处理器进行处理运算；虚拟游览场景渲染单元与中央处理器连接，对所加载的场景进行高逼真度仿真及加速渲染；碰撞检测单元与中央处理器连接，处理场景浏览中的碰撞检测；声音绘制单元与中央处理单元连接，绘制场景游览过程中声音特效。上述中央处理器对各个单元进行处理，最终通过与之相连的LED显示屏和音响设备进行同步显示以实现连续视点的全景虚拟漫游。根据本实用新型所述的基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置，较好的是所述体感摄像头为具有视眼:60° H,43° V;景深镜头感应距离为2米至3米。较好的是所述LED显示屏具有分辨率:1280*1024。较好的是所述电源及开关包括用户视角开关即第一人称开关、第二人称开关、第三人称开关。较好的是所述体感摄像头位于离底面160-180厘米的高度。本实用新型主要包括用户通过体感摄像头控制场景中的虚拟人进行虚拟景观漫游功能。体感交互设备依靠体感摄像头来完成对人体信息的识别和追踪，系统获取和解析信息后实现虚拟人与用户的运动映射，实现用户通过姿势控制虚拟人游览场景，用户只需做出简单的前进后退等动作，就可以体验到真实的场景交互漫游效果。本实用新型所述的基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置，具有以下优点和积极效果:I)本实用新型增强非接触式交互性，只需用户做出动作，即可驱动虚拟人模型骨骼动画，进行即时、交互的操作，具有体感交互性、沉浸感、简单易用等特点；2)本实用新型具有开放性，可以对任意场景进行高逼真度仿真及高速渲染，不局限于某一场景。用户可根据需求对场景进行加载或变更，因此可根据用户需求，进行相关的应用扩展；3)本实用新型中信息转换单元对体感摄像头获取数据解析进行了改进，获取骨骼点的实时骨骼信息后，对从世界矩阵到模型视图矩阵转换的重置骨骼点的矩阵进行了优化，得到改进后的旋转矩阵，能够基于充分的信息最准确地评估人体实际所处位置，实现虚拟人各骨骼点空间信息的实时更新。4)本实用新型中碰撞检测功能单元，实现人物在场景中可以平滑移动，更加切合实际；5)本实用新型中声音控制单元，实现语音特效，使虚拟景观游览时更加具有沉浸感。6)本实用新型用户在场景游览可实现三种视觉角度间切换，即第一人称视角、第二人称视角和第三人称视角:a)第一人称视角即模拟人眼，相机位置与人眼重合，即在场景中看不到虚拟人:b)第二人称视角即跟踪虚拟人，在场景中相机位于虚拟人头部偏后，在浏览过程中总是跟随虚拟人；c)第三人称视角即固定相机，虚拟人在场景中行走而视点不移动。7)该系统增强了便捷性，改善了用户体验，打破了时间与空间的限制、最大化地提升了现实展馆及展品的宣传效果与社会价值，使得公众能真实感受展馆及展品，并能参与各种互动体验，体感交互虚拟展馆将成为未来最具价值的展示手段。
图1是本实用新型的结构图；图2是本实用新型工作流程图；图3是本实用新型硬件设备连接图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。如图1所示，基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置结构图，该装置包括LED显示屏1、体感摄像头2、音响设备3、散热设备4、计算机5、电源及开关6。其中体感摄像头2的装置是为了获取用户的形体和位置信息，以实现用户对虚拟人的控制；计算机5中集成了虚拟场景及虚拟人的处理单元，用户通过体感摄像头2将自身动作信息传入计算机中的处理单元进行处理，以达到体感交互与虚拟现实的无缝集成；此时LED显示器I将主机输出信息进行同步显示，结合音响设备3的音频输出，最终形成虚拟景观游览的效果；在此过程中，散热设备4对一种基于体感交互的一体化虚拟展馆游览装置工作中产生的热量及时处理，使该装置运行环境稳定，运行效率提高；电源及开关6控制装置的供电及虚拟景观游览中三种视角的切换。该装置工作流程图如图2所示，用户位于该装置前，通过特定动作被体感摄像头识别后，用户的动作和位置信息被体感摄像头中的景深传感器获取，并传输给信息转换单元；信息转换单元解析所获取骨骼点的实时骨骼信息并创建旋转矩阵后，重置骨骼点的矩阵信息并完成从世界矩阵到模型视图矩阵的转换；转换后的信息传入骨骼绑定控制单元，与骨骼点的本地矩阵做相乘运算，实现虚拟人各骨骼点空间信息的实时更新，达到模拟真人动作的效果。3D场景渲染单元对任意加载的场景进行高逼真度仿真及加速渲染。碰撞检测单元开启碰撞检测功能，使虚拟人靠近障碍物时不能穿透障碍物。声音控制单元用于绘制虚拟景观游览中的声音特效，加强沉浸感。在计算机上，信息转换单元、骨骼绑定控制单元、3D场景渲染加速及高逼真度仿真单元、碰撞检测单元结合声音控制单元集成一个虚拟场景游览平台，与中央处理单元相连接，由中央处理器对上述各单元进行处理运算，最终通过与之相连的LED显示屏和音响设备进行同步显示以实现连续视点的全景虚拟漫游。本实用新型搭建了虚拟景观游览人机交互平台，用户只需把三维场景搭建出来，然后导入基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置的系统平台中，就可以快速搭建出具有用户特色的基于体感 交互的一体化虚拟景观游览装置，实现体感控制与虚拟现实的结合。
权利要求1.基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置，包括LED显示屏、体感摄像头、计算机/中央处理器、支架、电源及开关、音响设备、散热设备，其特征在于: 计算机分别与体感摄像头、LED显示屏、音响设备连接；体感摄像头可获取用户的形体和位置信息；计算机集成了虚拟场景及虚拟人的处理单元，用户通过体感摄像头将自身动作信息传入计算机中的处理单元进行处理；此时LED显示器将主机输出信息进行同步显示，结合音响设备(3)的音频输出，最终形成虚拟景观游览的效果；在此过程中，散热设备对一种基于体感交互的一体化虚拟展馆游览装置工作中产生的热量及时处理，使该装置运行环境稳定，运行效率提高。
2.根据权利要求1所述的基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置，其特征在于，体感摄像头具有视眼:60° H,43° V;景深镜头感应距离为2米至3米。
3.根据权利要求1所述的基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置，其特征在于，所述电源及开关包括用户视角开关即第一人称开关、第二人称开关、第三人称开关。
4.根据权利要求1所述的基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置，其特征在于，所述体感摄像头位于离底面160-180厘米的高度。
5.根据权利要求1所述的基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置，其特征在于，LED显示屏具有分辨率: 1280*1024。
专利摘要本实用新型提供了一种基于体感交互的一体化虚拟景观游览装置，该装置包括LED显示屏、体感摄像头、音响设备、散热设备、计算机、电源及开关。其中体感摄像头是为了获取用户的形体和位置信息，以实现用户对虚拟人的控制；计算机中集成了虚拟场景及虚拟人的处理单元，用户通过体感摄像头将自身动作信息传入主机中的处理单元进行处理，以达到体感交互与虚拟现实的无缝集成；此时LED显示器将主机输出信息进行同步显示，结合音响设备的音频输出，最终形成虚拟景观游览的效果；同时散热设备对体感交互室内展馆虚拟游览装置工作中产生的热量及时处理，使该装置运行环境稳定；电源及开关控制装置的供电及虚拟景观游览中三种视角的切换。
文档编号G09F27/00GK203133746SQ20122066669
公开日2013年8月14日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者马纯永, 田丰林, 于方杰, 韩勇, 陈戈, 李燕 申请人:青岛经纬蓝图信息技术有限公司, 北京中海新图科技有限公司