[发明专利]一种基于运动捕捉的浸入式虚拟现实系统

权利要求书

1.一种基于运动捕捉的浸入式虚拟现实系统，其特征在于，所述的系统包括：运动捕捉装置、环境反馈装置及3D虚拟环境仿真器，所述的运动捕捉装置无线或有线连接所述3D虚拟环境仿真器的第一接口，所述的3D虚拟环境仿真器通过多个信号接口无线或有线连接所述的环境反馈装置；

所述的运动捕捉装置包括：

多个运动捕捉模块，分别绑定在身体的不同部位，每一所述的运动捕捉模块包括：三轴MEMS加速度传感器、三轴MEMS角速度传感器、三轴MEMS磁力计及微处理器，所述的三轴MEMS加速度传感器用于测量加速度信号，所述的三轴MEMS角速度传感器用于测量角速度信号，所述的三轴MEMS磁力计用于测量地磁信号；所述的微处理器与所述的三轴MEMS加速度传感器、三轴MEMS角速度传感器及三轴MEMS磁力计分别连接，用于对所述的角速度信号进行积分，根据所述的加速度信号及地磁信号对积分误差进行修正，生成方位信息，并将所述的地磁信号、加速度信号及方位信息输出；

中央处理器，通过数据传输总线连接所述的微处理器，接收所述微处理器输出的所述的地磁信号、加速度信号及方位信息，对所述的加速度信号进行二次积分，生成位移信息，并根据生物力学约束及与外界的接触约束，对所述的方位信息及位移信息进行修正；

所述的3D虚拟环境仿真器用于产生一个对应于用户的虚拟角色以及环绕该虚拟角色的3D虚拟环境，并把接收到的所述方位信息及位移信息映射到所述虚拟角色上，同时根据所述虚拟角色的视角以及所述虚拟角色与虚拟环境的相互作用，把对应的视频、音频、力及触觉控制信号分别通过的不同的信号接口发送给所述的环境反馈装置；

所述的环境反馈装置包括：多个不同的环境反馈器件，分别连接所述的3D虚拟环境仿真器，所述的多个不同的环境反馈器件分别用于把视频、音频、力及触觉控制信号反馈到人体的不同部位。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的运动捕捉模块的个数为3个，3个所述运动捕捉模块分别绑定在头部、躯干及臀部，或者分别绑定在头部、双上臂之一及双前臂之一。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的运动捕捉模块的个数为6个，6个所述运动捕捉模块分别绑定在头部、臀部、双大腿及双小腿，或者分别绑定在头部、躯干、臀部、双上臂之一、双前臂之一及双手之一。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的运动捕捉模块的个数为9个，9个所述运动捕捉模块分别绑定在头部、躯干、臀部、双大腿、双小腿、双上臂之一及双前臂之一，或者分别绑定在头部、躯干、臀部、双上臂、双前臂及双手。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的运动捕捉模块的个数为11个，11个所述运动捕捉模块分别绑定在头部、躯干、臀部、双大腿、双小腿、双脚、双上臂之一及双前臂之一，或者分别绑定在头部、躯干、臀部、双大腿、双小腿、双上臂及双前臂。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的运动捕捉模块的个数为15个，分别绑定在头部、躯干、臀部、双大腿、双小腿、双脚、双上臂、双前臂及双手。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的运动捕捉模块的个数为17个，分别绑定在头部、躯干、臀部、双大腿、双小腿、双脚、双上臂、双前臂、双手及双肩。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的运动捕捉模块的个数为18至20个，分别绑定在头部、躯干、臀部、双大腿、双小腿、双脚、双上臂、双前臂、双手、双肩及1至3个手持式道具。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的中央处理器为MCU、DSP或FPGA。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的环境反馈器件包括：用于将视频控制信号反馈到人眼的3D头盔或3D眼镜。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的环境反馈器件包括：用于将力控制信号反馈到人体的力反馈手套、力反馈上衣、力反馈外骨骼、可控跑步机及电刺激贴片。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的环境反馈器件包括：用于将音频控制信号反馈到人耳的音响。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，运动捕捉模块还包括：用于无线传输的射频芯片，连接所述的中央处理器。

14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，运动捕捉模块还包括：电源及电压转换电路。