[发明专利]一种基于泳池的无限空间虚拟场景交互方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟现实交互技术领域，具体地说，涉及一种无限空间虚拟场景的交互方法及系统。

背景技术

随着虚拟现实等现代人机交互方式的兴起，利用计算机生成一种逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境，并通过各种传感设备使用户沉浸于虚拟环境中。

虚拟现实的发展令视觉体验充满了无限的可能性，但是与之相对应的其他感官体验仍不足，而这写非视觉体验会制约虚拟现实技术的发展，尤其是受有限空间场地的制约，难以进行无限空间虚拟场景体验。

发明内容

本发明的目的是提供一种可进行无限空间虚拟场景体验的交互方法；本发明的另一目的是提供一种可进行无限空间虚拟场景体验的交互系统。

为了实现上述目的，本发明提供的交互方法基于设有用于控制其内水流的流向与流速的水流生成装置的泳池，其包括以下步骤：获取人体运动数据与头部运动数据，人体运动数据包括人体运动速率与人体运动方向，头部运动数据包括头部朝向；依据人体运动数据，控制水流生成装置生成与人体运动速率等速且与人体运动方向相反的水流；生成并显示与人体运动数据及头部运动数据相匹配的无限空间虚拟场景。

在工作过程中，依据获取的人体运动数据，通过控制水流生成装置产生水流，以抵消人体运动，从而可使处于运动状态的用户始终保留在有限空间内，即可用现实有限空间去虚拟无限空间，以解决现有技术中虚拟无限空间场景的场地限制问题，并通过生成与人体运动数据及头部运动数据相匹配的无限空间虚拟场景，以使用户沉浸于无限空间虚拟场景中。此外，其基于泳池，不仅能在虚拟水域场景中使用户体验到真实水的触觉感，而且很容易就能生成对人体在360度方位运动的抵消位移，从而使无限空间虚拟场景能够得到很好的虚拟，尤其是无限空间水域场景。

具体的方案为获取人体运动数据的步骤包括：获取水流数据与人体在泳池内的位置变化数据，该位置变化数据包括位置变化速率与位置变化方向；将经反向处理后的水流数据与位置变化数据矢量叠加处理，获得人体运动数据。可通过采集水流数据与人体位置变化数据，以间接获取人体运动数据，能有效地利用水流数据的同时，便于测量位置变化传感器的选择及安装。

更具体的方案为位置变化数据与水流数据由设于泳池上的无线传感网络采集，无线传感网络由设于泳池不同位置处的传感器节点构成，水流生成装置包括设在各传感器节点处的节点水流生成单元。

通过传感器节点对节点附近范围的位置变化数据与水流数据进行采集，并通过传感器节点相互连通构成的信息传输通道对采集到的数据进行传输，在便于铺设传感器网络的同时，提高采集数据的准确性。同时，将水流生成装置设置成由设于传感器节点处的节点水流生成单元构成，便于在不同区域生成期望的水流。

再具体的方案为控制水流生成装置生成与人体运动速率等速且与人体运动方向相反的水流的步骤包括：联合位于人体附近的多个节点水流生成单元在人体周边的局部区域生成水流。

通过联合相邻多个节点水流生成单元在人体周边的局部区域生成期望水流，能很好地在人体位置处生成期望的水流速度与水流流向的同时，节约因生成水流的能源损耗。

优选的方案为通过戴在头部上的虚拟现实眼镜获取头部运动数据。充分利用现有虚拟现实眼镜所携带的传感器，有效地降低无限空间虚拟的成本。

为了实现上述另一目的，本发明提供的交互系统包括处理器及与处理器通信连接的传感器、虚拟现实眼镜和泳池；泳池设有用于控制泳池内水流的流向与流速的水流生成装置及用于采集人体的位置变化数据与水流数据的传感器，位置变化数据包括位置变化速率与位置变化方向，水流数据包括水流流速与水流流向；处理器用于：获取人体运动数据与头部运动数据，人体运动数据包括人体运动速率与人体运动方向，头部运动数据包括头部朝向；依据人体运动数据，控制水流生成装置生成与人体运动速率等速且与人体运动方向相反的水流；生成与人体运动数据及头部运动数据相匹配的无限空间虚拟场景，并控制虚拟现实眼镜显示该无限空间虚拟场景。

具体的方案为处理器用于接收传感器采集的水流数据与位置变化数据，将水流数据进行反向处理后与位置变化数据进行矢量叠加处理，获得人体运动数据。

另一个具体的方案为传感器包括由布置在泳池不同位置处的传感器节点构成的无线传感网络，水流生成装置包括设置于各传感器节点处的节点水流生成单元。

更具体的方案为处理器用于控制位于人体附近的多个节点水流生成单元在人体周边的局部区域生成水流。

优选的方案为处理器用于接收虚拟现实眼镜获取的头部运动数据。