一种基于图像传输和姿态感应的模拟主视角控制游乐系统的制作方法

本发明涉及嵌入式开发技术、无线图像传输技术和姿态感应技术领域，具体是一种基于图像传输和姿态感应的模拟主视角控制游乐系统。

背景技术：

嵌入式开发相关的技术条件已经非常成熟，各个部件成本低廉，功能稳定。无线图像传输技术目前也很成熟，其中5.8ghz图像传输方案与wi-fi图像传输技术最为成熟，前者画面无压缩，清晰度好，几乎无延迟，5.8ghz频段同场地可容纳最多48个频点，足够游乐设备使用。wi-fi图像传输需要将画面压缩成h.264等格式再通过编码方式传输，1080p30fps的视频质量延迟最少在0.2秒左右，当画面运动过快时画面会短暂大幅失真，但优点是同场地没有数量限制，抗干扰好，且适合超远距离通信，因此可以用在速度不快的小型玩具上。姿态传感技术目前非常成熟，九轴姿态传感器可以捕捉三个方向的地磁针偏转、三个方向的陀螺仪倾角、以及三个方向的加速度变化，不仅传感器体积小，而且进度高，功耗低。

目前游乐设备领域在驾驶类项目上有很多问题，场景丰富内容量大的项目占地面积也大，往往很难在城市中心运行。适合综合购物体的室内游乐项目往往又很难设置丰富宏大的场景，大多以沙堡、电子游戏、vr游戏为主，沙堡只适合低龄儿童游玩，电子游戏和vr游戏又缺乏互动，很难多人一同分享游乐内容，也较难打造场馆的整体氛围。驾驶模拟类玩具或游乐项目，往往是玩家以俯瞰视角操作，这种方式不仅缺乏代入感，而且由于观看视角与驾驶行进方向不一致，导致很难辨别方向，进一步破坏了游乐体验。

技术实现要素：

本发明的目的是通过双目视频传输和姿态同步控制，让驾驶类游乐设备具有身临其境的操作代入感，提升游乐体验，增加游乐场景的内容体验量，同时又不增加占用面积，使得丰富多彩的游乐项目可以在室内环境内进行，增加游乐项目的经营渠道和受众范围。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于图像传输和姿态感应的模拟主视角控制游乐系统，在游乐设备（如遥控车、遥控船、四轴飞行器等）上装有两套云台拍摄套件，每套配有一个双摄像头的拍摄组件，连接在一个三轴旋转云台的顶端，配有麦克风、无线图像传输模块、姿态感应模块和云台控制板；两套云台拍摄套件一个通过连接杆装在游乐设备尾部，另一个装在驾驶座位置；一个头戴显示器，内置扬声器、无线图像接收模块和姿态感应模块，用于接收画面、声音和控制云台；头戴显示器设有切换按键，用于切换显示两云台套拍摄套件的画面和控制。

（1）双摄像头的拍摄组件带有5.8ghz的图像传输模块，或h.264图像压缩芯片以及wifi传输模块；（2）三轴旋转云台，云台每个旋转轴配有一个无刷电机；（3）摄像头组件连接在三轴旋转云台顶端，并配有9轴姿态传感器和一块strom32控制板，实时监测摄像头组件的倾角并调整三个无刷电机以保持其平衡；（4）一个内置两块屏幕的头戴显示器，显示器内置5.8ghz的图像传输模块或wi-fi传输模块；（5）头戴显示器配有9轴姿态传感器，实时感应操作者的头部倾角和运动状态，并将数据通过5.8ghz无线传输模块或wi-fi传输模块发送给云台，调整云台的无刷电机转动，让云台上拍摄组件的姿态与操作者的姿态保持一致；（6）游乐设备，如遥控车、遥控船、四轴飞行器等配有两套云台拍摄套件，一套通过一个45°斜向上的连接杆被固定在游乐设备的尾端，以模拟第三人称或越肩观看视角，另一套直接装配在驾驶室的位置，以模拟第一人称主视角的操作体验；（7）头戴显示器设有切换按键，按下可在两套云台拍摄套件的画面和控制间切换。

本发明的有益效果为1.为驾驶类游乐项目增加主视角和第三人称视角，增强操作驾驶感，提升游乐过程的代入感；2.让操作者在相同的比例和视角下与游乐场景互动，从而大幅增加了游乐项目的场景视觉量，丰富了项目内容，同时又不占用更多的空间，在不减少内容量的前提下最大限度节省场地开支，让大型游乐项目可以进入室内经营，为商业运作增添机会；3.图像传输采用5.8ghz或wi-fi图传技术，画面清晰且几乎没有延迟，同场地内可以多台设备运行，相互不干扰；4.姿态传感技术可以实时将操作者头部的转动传递给云台，让云台与操作者的运动和方向保持一致，打破传统图传模式视角固定或需要借助按键操作才能调整视角的缺陷，创造真实的驾驶和观看体验；5.摄像组件采用双目摄像头拍摄画面，模拟人眼观看时带有的双眼视差效果，让视觉效果更真实，同时也减轻佩戴头戴显示器的不适感；6.云台摄像套件安装在真实的驾驶位置，操作者通过摄像头可以看到游乐设备的一部分，避免了现有同类产品摄像头安装位置在正前方所导致的缺乏代入感的问题；7.该发明核心的组件模块化程度高，适用范围广泛，汽车、船舶、四轴飞行器等驾驶类玩具、游乐设备均可装配，后期内容和玩法扩展空间很大，对于教具等方向同样有可以结合的机会，方案市场价值巨大。

附图说明

图1是教具系统的结构示意图。

图2是系统流程控制图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解释说明。

如图1-2所示，一种基于图像传输和姿态感应的模拟主视角控制游乐系统，在遥控车游乐设备1上装有两套云台拍摄套件，每套配有一个双摄像头的拍摄组件，连接在一个三轴旋转云台2的顶端，配有麦克风6、无线图像传输模块、姿态感应模块和云台控制板；两套云台拍摄套件一个通过连接杆装在游乐设备尾部，另一个装在驾驶座位置；一个头戴显示器8，内置扬声器、无线图像接收模块和姿态感应模块，用于接收画面、声音和控制云台；头戴显示器设有切换按键，用于切换显示两云台套拍摄套件的画面和控制。

（1）双摄像头的拍摄组件带有5.8ghz的图像传输模块，或h.264图像压缩芯片以及wifi传输模块；（2）三轴旋转云台2，云台每个旋转轴配有一个无刷电机3；（3）摄像头组件连接在三轴旋转云台顶端，并配有9轴姿态传感器9和一块strom32控制板，实时监测摄像头组件的倾角并调整三个无刷电机以保持其平衡；（4）一个内置两块屏幕的头戴显示器，显示器内置5.8ghz的图像传输模块或wi-fi传输模块；（5）头戴显示器配有9轴姿态传感器，实时感应操作者的头部倾角和运动状态，并将数据通过5.8ghz无线传输模块或wi-fi传输模块发送给云台，调整云台的无刷电机转动，让云台上拍摄组件的姿态与操作者的姿态保持一致；（6）游乐设备，配有两套云台拍摄套件，第一套拍摄组件5通过一个45°斜向上的连接杆被固定在游乐设备的尾端，以模拟第三人称或越肩观看视角，第二套拍摄组件4直接装配在驾驶室的位置，以模拟第一人称主视角的操作体验；（7）头戴显示器设有切换按键10，按下可在两套云台拍摄套件的画面和控制间切换。

1.将云台拍摄套件安装在各种驾驶类游乐、玩具设备上，可为操作者提供身临其境的主视角或第三人称视角驾乘体验；2.操作者通过头戴显示器上配备的九轴姿态传感器将头部的动作实时传递给云台，从而实现操作者往那个方向看，云台即同步转向相同方向，营造真实的驾驶操作体验；3.云台拍摄模块安装在主视角的驾驶座位置以及尾部的第三人称位置，以打造更加真实的操作体验；4.云台拍摄套件还可配备相应的交互模块，如激光发射模组、条形码识别模组等，从而扩展更丰富的游乐内容和玩法。