技术领域本发明涉及虚拟现实技术，具体涉及面向无线头戴显示设备的虚拟现实体感交互系统及方法。
背景技术：
虚拟现实(VirtualReality，VR)，又称灵境技术，是利用计算机图形学、多传感器技术、人机交互技术、人工智能技术等，在计算机或其他智能设备上生成三维或多维的虚拟仿真场景供使用者体验。虚拟现实的应用领域广泛，目前较多的运用于医疗、航空、工程和销售等领域，而在娱乐、影视、游戏、教育和增强现实等领域，虚拟现实的应用前景也十分广阔。然而现今虚拟现实常用设备往往需要大量的可穿戴设备，例如数据手套、数据衣、操纵杆、虚拟现实跑步机等，使得用户的虚拟现实体验并不舒适。这些可穿戴设备既不适合长时间佩戴，又不适合用户自由移动，缺乏体验的真实感。而普通图像捕捉设备需要传输的数据量较大，不适合实时的大量数据传输或者处理的虚拟现实体验系统。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种面向无线头戴显示设备的虚拟现实体感交互系统及方法，以解决现有技术中需要操作者佩戴大量的可穿戴设备而导致的用户体验差的技术问题。第一方面，本发明提供了一种面向无线头戴显示设备的虚拟现实体感交互系统，所述系统包括：肢体动作采集装置、头部动作采集装置、无线路由器、运行有三维虚拟软件的移动终端和服务器；其中，所述肢体动作采集装置，与所述服务器相连接，用于根据操作者的肢体动作信息生成第一数字动作指令信息以提供给所述服务器；所述服务器，通过无线路由器与所述移动终端相连接，用于根据所述第一数字动作指令信息生成数字操纵指令信息以提供给所述移动终端；所述头部动作采集装置，固定在该操作者头部，且与所述移动终端相连接，用于根据操作者的头部动作信息转换成操作者的旋转角度生成第二数字动作指令信息以提供给所述移动终端；所述移动终端，用于在所述三维虚拟软件上显示所述数字操纵指令信息以及根据所述第二数字动作指令信息调整该三维虚拟软件的三维视角以与操作者显示视角保持一致。优选地，所述系统还包括显示装置，该显示装置与所述服务器相连接，用于显示所述第一数字动作指令信息以实现数据监测。优选地，所述头部动作采集装置设置在所述移动终端内部。优选地，所述移动终端包括陀螺仪和重力感应器，用于根据操作者的头部动作信息转换成操作者的旋转角度。优选地，所述移动终端为SamsungGalaxyNote4智能手机或者魅族MX3智能手机。优选地，所述肢体动作采集装置为Kinect、Leapmotion和RealSense中的一种或者多种。优选地，所述头部动作采集装置为SamsungGearVR、索尼Oculus和暴风魔镜中的一种或者多种。第二方面，本发明实施例还提供了一种面向无线头戴显示设备的虚拟现实体感交互方法，所述方法包括：运行三维虚拟软件；接收来自服务器生成的数字操纵指令信息，所述数字操纵指令信息根据操作者的肢体动作信息生成第一数字动作指令信息生成；接收来自头部动作采集装置生成的第二数字动作指令信息；所述第二数字动作指令信息根据操作者的头部动作信息生成；在所述三维虚拟软件上显示所述数字操纵指令信息以及根据所述第二数字动作指令信息调整该三维虚拟软件的三维视角以与操作者显示视角保持一致。优选地，所述方法还包括：采用内置陀螺仪和重力感应器获取操作者的头部动作信息。由上述技术方案可知，本发明提供了一种面向无线头戴显示设备的虚拟现实体感交互系统及方法，该系统通过肢体动作采集装置与头部动作采集装置获取操作者的动作信息，通过服务器实时传输给移动终端。本发明中用户只需操作者佩戴移动终端与头部动作采集装置即可，大大减少可穿戴设备的数量，从而极大的提高了用户使用体验。另外，肢体动作识别所涉及到的传输数据量相比传统方式较少，这使得数据处理更快速，实现虚拟现实互动应用的渲染实时性。本发明专利相对与传统虚拟现实产品更适应于量产和大范围推广。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：图1是本发明实施例提供的一种面向无线头戴显示设备的虚拟现实体感交互系统的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种面向无线头戴显示设备的虚拟现实体感交互方法流程框图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供了一种面向无线头戴显示设备的虚拟现实体感交互系统，如图1所示，所述系统包括：肢体动作采集装置2、头部动作采集装置3、无线路由器5、运行有三维虚拟软件的移动终端6和服务器4；其中，肢体动作采集装置2与服务器4相连接，用于根据操作者1的肢体动作信息生成第一数字动作指令信息以提供给该服务器4；服务器4通过无线路由器5与移动终端6相连接，用于根据第一数字动作指令信息生成数字操纵指令信息以提供给移动终端6；头部动作采集装置3固定在该操作者1头部，且与移动终端6相连接，用于获取操作者1的头部动作信息生成第二数字动作指令信息以提供给移动终端6；移动终端6用于在三维虚拟软件上显示数字操纵指令信息以及根据第二数字动作指令信息调整该三维虚拟软件的三维视角以与操作者1的显示视角保持一致。本发明通过将肢体动作信息采集与头部动作信息采集分开，将采集用户肢体动作信息的肢体动作采集装置可以脱离操作者，此时用户肢体动作信息可以直接传输至服务器，可以提高数据的传输速度。且操作者需要佩戴头部动作采集装置，然后通过移动终端将所采集的数据传输至服务器；同时操作者需要佩戴移动终端6即可实现采集头部动作以及为操作者显示三维虚拟画面，提高用户体验。为方便操作者给所显示的内容进行监测，本发明实施例提供的虚拟现实体感交互系统还包括显示装置。如图1所示，该显示装置7与服务器4相连接，用于显示第一数字动作指令信息以实现数据监测。实际应用中，该显示装置7还用于实时显示人体骨骼位置等信息，以方便操作者查看。为进一步减少操作者佩戴设备的数量，本发明实施例提供的虚拟现实体感交互系统中将头部动作采集装置3设置在移动终端6内部。这样，只需要操作都佩戴一个移动终端6即可，可以省去操作者佩戴多个可穿戴设备的时间，并且通过一个移动终端传输数据可提高数据传输的准确度，增强真实感。需要说明的是，为及时将头部动作采集装置所生成的第二数字动作指令信息转换成操作者的旋转角度，本发明实施例中移动终端6还包括：陀螺仪和重力感应器，用于根据操作者的头部动作信息转换成操作者的旋转角度。需要说明的是，本发明实施例中移动终端6采用SamsungGalaxyNote4智能手机或者魅族MX3智能手机实现。本发明实施例中肢体动作采集装置2采用Kinect(利用红外摄像头发射红外射线来识别人体的动作)、Leapmotion和RealSense中的一种或者多种。头部动作采集装置3可以采用SamsungGearVR、索尼Oculus和暴风魔镜中的一种或者多种。当然，本领域技术人员可以合适的移动终端以及与该移动终端相匹配或者相兼容的头部动作采集装置，采集操作者的头部动作信息与运行三维虚拟软件即可，本发明不作限定。需要说明的是，本发明实施例中，服务器4与移动终端6之间通过TCP/IP协议通信实现。需要说明的是，为实现移动终端6与服务器4之间能够可靠的数据传输，本发明实施例中对操作者的活动范围了作了限定。例如，图1中有效范围8可以设置为1～4米，这样操作者可以体验到比较流畅的显示画面。本发明实施例还提供了一种面向无线头戴显示设备的虚拟现实体感交互方法，如图2所示，所述方法包括：运行三维虚拟软件；接收来自服务器生成的数字操纵指令信息，所述数字操纵指令信息根据操作者的肢体动作信息生成第一数字动作指令信息生成；接收来自头部动作采集装置生成的第二数字动作指令信息；所述第二数字动作指令信息根据操作者的头部动作信息生成；在所述三维虚拟软件上显示所述数字操纵指令信息以及根据所述第二数字动作指令信息调整该三维虚拟软件的三维视角以与操作者显示视角保持一致。优选地，所述方法还包括：采用陀螺仪和重力感应器获取操作者的头部动作信息。可以看出，本发明实施例提供的虚拟现实体感交互方法是在上文所述的虚拟现实感交互系统的基础上实现的，为此具有相同的技术特征，可以解决相同的技术问题，达到相同的技术效果，在此不再一一赘述了。综上所述，本发明实施例提供的面向无线头戴显示设备的虚拟现实体感交互系统及方法，能够突破现有虚拟现实设备需要操作者穿戴大量设备而导致真实感和浸入感不够强烈且体验易疲劳的局限性。同时优化了普通图像捕捉设备需要传输的数据量较大，不适合用来作为需要实时大量数据传输、处理的虚拟现实体验系统的数据传输媒介的技术缺陷。需要说明的是，本发明并不限制为面向无线头戴显示设备的虚拟现实体感交互游戏，应用本发明实现的其他面向无线头戴显示设备的虚拟现实体感交互系统的创作、替代也应在本发明的保护范围之内，例如，也可以为面向无线头戴显示设备的虚拟现实体感交互的医学实验平台等，即本发明实施例中的操作者可以为进行医学实验练习的学生等，学生作为操作者通过本系统进行虚拟的医学实验练习。在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。