本发明属于虚拟现实(vr)技术领域，具体涉及一种vr-box体验互动装置。
背景技术
随着现代科技技术的发展，教育培训(如安全知识教育、灾害模拟、技能培训)的方式发生了巨大的改变，逐渐从原来的通过影像、实物等单向宣传往多媒体互动方向发展。传统多媒体进行互动教学的模式已经远远落后于使用虚拟现实技术。虚拟现实真实度高、场景还原度及现场临场感更优于传统多媒体展示，让体验者通过虚拟技术头戴式显示设备可以对外界的视觉、听觉封闭，通过沉浸式互动，身临其境体验。
目前，消防领域提倡预防为主、防消结合的方针，鼓励公民积极参与到消防教育中；快速发展的经济和社会形势给基层消防人员带来了新挑战，客观上需要建设消防科普教育基地，消防科普产品的市场需求增大；在社会文化上，全民消防意识薄弱。这些都是驱使将多媒体技术运用到消防科普行业中的因素。
在当今科技发展的大潮下，视觉经济作为一种新兴的市场经济发展模式越来越受到人们的重视。视觉经济又称为眼球经济，顾名思义，其着力点和重心在于“视觉”二字。怎样利用数字展示技术，营造引人入胜的视觉盛宴成为了视觉经济发展的关键问题所在。因而各种新的媒体展示技术如同雨后春笋一般冒了出来，如：触摸控制，红外感应，体感控制，投影融合，液晶拼接，led拼接，幻影成像，全息投影等等。这些展示技术广泛应用于教育科普中。在消防科普中，我们摆脱了传统的实物加图片的单调的版面展示，而是更多的结合了从视觉上、交互性上、科技感上加深记忆展示手段。然而，这类型的多媒体展示手段都无法达到真正深入的临场体验感，无法营造一种在视、听、触上震撼用户的感觉。
现有技术中，虚拟现实技术本身也存在一些缺陷，例如展示给用户的虚拟现实图像不够真实，特别是佩戴虚拟现实设备的用户在做转头等动作的时候，虚拟现实图像通常会有延迟，导致用户看到的虚拟现实图像并非对应用户实际的目光方向和视觉位置。这是由于现有技术中的虚拟现实设备需要首先检测用户的动作，根据检测的动作计算并判断用户的目光方向和视觉位置，然后再生成相应的虚拟现实图像。由于检测和计算都需要一定的时间才能完成，造成虚拟现实图像产生延迟，影响用户的使用体验。
技术实现要素：
为此，本发明正是要解决上述技术问题，从而提出一种vr-box体验互动装置，消除了虚拟现实图像的延迟，改善了用户的使用体验。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供一种vr-box体验互动装置，包括封闭空间，该封闭空间由透明玻璃模块拼装而成，内部设置有特效灯光系统、vr眼镜、vr手柄、消防模拟设备、音频输出设备和辅助设备；所述的vr眼镜内置有主机、加速度传感器、速度传感器和位置传感器，所述的vr手柄通过蓝牙与vr眼镜的主机连接，能够被vr眼镜的主机的感应系统感受到；所述的加速度传感器、速度传感器和位置传感器每隔预定的时间检测一次佩戴vr眼镜的用户的头部的加速度、速度和位置，并将检测结果实时传输给vr眼镜的主机，由主机根据检测到的多个加速度、速度和位置数据进行插值计算，分别拟合成加速度二次曲线、速度二次曲线和位置二次曲线，并根据拟合的二次曲线预测尚未发生的佩戴vr眼镜的用户的头部的加速度、速度和位置，进而根据预测的加速度、速度和位置预测用户的目光方向，根据预测的目光方向生成相应的虚拟现实图像，将生成的相应的虚拟现实图像在vr眼镜中向用户展示。
所述的主机将检测到的加速度、速度和位置数据分别分解到直角坐标系下三个轴线上的分量，分别针对三个轴线上的分量进行插值计算。
优选地，所述的预定的时间为20毫秒至40毫秒。
所述的消防模拟设备包括热风机和地面震动器，所述的热风机用于向封闭空间内提供热风以模拟真实火灾现场的温度场；所述的地面震动器通过在特定区域安装震动装置来模拟震动的效果。
所述的热风机加热采用风洞结构，高温晶体隔热棉与不锈钢三层一体封装，配备低噪声离心高压风机，在确保热风纯净的同时保证设备噪音在可接受的范围内。
所述的音频输出设备采用有源的供电形式，内置双dsp数字信号处理系统。
所述的辅助设备包括通风装置、监控录像装置和液晶显示屏。
所述的通风装置用于调节所述的封闭空间内的温度，排出过量的热空气，和/或引入封闭空间外部的冷空气。
所述的监控录像装置采用日夜双适应型监控摄像头，实时监测周围的环境及整个装置内体验者的互动情况。
所述的液晶显示屏采用分辨率为1920×1080的高清显示屏，屏幕大小为46寸，通过液晶显示屏同步播放体验者互动场景，引导体验者操作以及吸引其他参与者。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的vr-box体验互动装置结构简单，通过透明玻璃融合灯光效果打造高科技感现代的封闭空间，制作简单，拆装搬运方便；而且由于能够提前预测用户的目光方向，根据预测的目光方向生成相应的虚拟现实图像，因此消除了虚拟现实图像的延迟，改善了用户的使用体验。不仅如此，本发明还添加了环境特效设备，让体验者除视听体验同时增加触觉感知，来加深沉浸感。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明所述的vr-box体验互动装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种vr-box体验互动装置，所述的vr-box体验互动装置包括封闭空间，该封闭空间由透明玻璃模块拼装而成，内部设置有特效灯光系统、vr眼镜、vr手柄、消防模拟设备、音频输出设备和辅助设备；所述的vr眼镜内置有主机、加速度传感器、速度传感器和位置传感器，所述的vr手柄通过蓝牙与vr眼镜的主机连接，能够被vr眼镜的主机的感应系统感受到；体验者通过vr手柄能够与展示的内容进行交互；vr眼镜通过两个vr手柄完成对人的动作及空间位置的解析，所述的vr-box体验互动装置接收到解析后的信息后针对不同类型的数据单独使用或者组合使用，完成内容上的交互设定；所述的加速度传感器、速度传感器和位置传感器每隔预定的时间检测一次佩戴vr眼镜的用户的头部的加速度、速度和位置，并将检测结果实时传输给vr眼镜的主机，由主机根据检测到的多个加速度、速度和位置数据进行插值计算，分别拟合成加速度二次曲线、速度二次曲线和位置二次曲线，并根据拟合的二次曲线预测尚未发生的佩戴vr眼镜的用户的头部的加速度、速度和位置，进而根据预测的加速度、速度和位置预测用户的目光方向，根据预测的目光方向生成相应的虚拟现实图像，将生成的相应的虚拟现实图像在vr眼镜中向用户展示。
所述的主机将检测到的加速度、速度和位置数据分别分解到直角坐标系下三个轴线上的分量，分别针对三个轴线上的分量进行插值计算。
优选地，所述的预定的时间为20毫秒至40毫秒。
所述的消防模拟设备包括热风机和地面震动器，所述的热风机用于向封闭空间内提供热风以模拟真实火灾现场的温度场；所述的地面震动器通过在特定区域安装震动装置来模拟震动的效果。
所述的热风机加热采用风洞结构，高温晶体隔热棉与不锈钢三层一体封装，配备低噪声离心高压风机，在确保热风纯净的同时保证设备噪音在可接受的范围内。
所述的音频输出设备采用有源的供电形式，内置双dsp数字信号处理系统。
所述的辅助设备包括通风装置、监控录像装置和液晶显示屏。
所述的通风装置用于调节所述的封闭空间内的温度，排出过量的热空气，和/或引入封闭空间外部的冷空气。
所述的监控录像装置采用日夜双适应型监控摄像头，实时监测周围的环境及整个装置内体验者的互动情况。
所述的液晶显示屏采用分辨率为1920×1080的高清显示屏，屏幕大小为46寸，通过液晶显示屏同步播放体验者互动场景，引导体验者操作以及吸引其他参与者。
本发明所述的vr-box体验互动装置由于能够提前预测用户的目光方向，根据预测的目光方向生成相应的虚拟现实图像，因此能够消除虚拟现实图像的延迟，改善用户的使用体验。
在一个实施例中，所述的加速度传感器、速度传感器和位置传感器每隔20毫秒检测一次佩戴vr眼镜的用户的头部的加速度、速度和位置，例如20毫秒检测一次，40毫秒检测一次，60毫秒检测一次，并将这三次的检测结果实时传输给vr眼镜的主机，主机根据这三次的检测结果进行插值计算，分别拟合成加速度二次曲线、速度二次曲线和位置二次曲线，并根据拟合的二次曲线提前预测尚未发生的80毫秒、100毫秒、120毫秒等时刻佩戴vr眼镜的用户的头部的加速度、速度和位置，由于用户的动作有基本的连续性，在毫秒这个数量级的时间内通常不会发生急剧的变化，因此提前预测加速度、速度和位置具有非常高的准确性。然后主机根据预测的加速度、速度和位置预测用户的目光方向，根据预测的目光方向生成相应的虚拟现实图像，将生成的相应的虚拟现实图像在vr眼镜中向用户展示。
在一个优选实施例中，本发明所述的vr-box体验互动装置用作vr消防体验屋。本发明所述的vr-box体验互动装置给整个vr消防体验屋设定了：还原火灾现场、分析火灾起因、消防互动三个阶段的内容来让体验者掌握不同场景下的消防灭火知识。三个阶段内容以递进的方式进行展示，从初始的影片沉浸式体验到后面的互动交互，逐渐带体验者深入整个过程。还原火灾现场，体验者可以通过vr影片观看全景式的火场重现，配合特效设备的声音特效，热风特效以及地面的震动特效从视觉，听觉，触觉等多个感觉维度打造逼真的沉浸式体验让人感觉身临其境。分析火灾起因，当体验者观看完火灾场景之后系统将进入第二阶段，对此次火灾发生的原因进行分析。vr影片将会模拟火灾发生前的场景，把体验者带回到火灾发生前的时间。此阶段互动装置将会对各种火灾隐患进行重点讲解，并传授相应的灭火以及火场逃生方法，让体验者展开消防知识初步学习。消防互动，当系统完成火灾起因分析之后就会进入到第三阶段也就是最终阶段。此阶段将会有三个类型的任务：第一，火灾隐患排查任务；第二，灭火任务；第三，逃生任务。互动装置将要求体验者选择其中的两个任务来完成，依据体验者完成的情况给予成绩评估。这个阶段同样是以vr系统为核心打造一个充满科技感和沉浸感的互动方式。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。