[发明专利]基于3D交互的虚拟现实系统

说明书

本发明提供一种基于3D交互的虚拟现实系统。它包括数据头盔、光线跟踪摄像头组、多点触控屏幕、背投显示屏幕、背部投影仪、前端投影仪、总控单元、微机组、HDMI线，所述光线跟踪摄像头组放置于房间上部，且相邻摄像头之间距离相等；所述背投显示屏幕垂直于地面放于多点触控屏幕上方，所述多点触控屏幕水平放置，此二屏幕等大、长边相接且互相垂直；所述数据头盔佩戴于观察者头部，面对着背投显示屏幕；所述背部投影仪正对背投显示屏幕放置于背投显示屏幕背面合适距离，所述前端投影仪正对多点触控屏幕放置于距多点触控屏幕的合适距离处；所述微机组分别通过HDMI线连接背投显示屏幕和多点触控屏幕，所述总控单元与光线跟踪摄像头组通过无线联系。本发明系统线路连接简单，所得影像分辨率高、交互性强。

技术领域

本发明涉及一种基于3D交互的虚拟现实系统，属于立体显示技术与虚拟现实技术的领域。

背景技术

立体显示系统提供的不仅仅是平面影像，它能为观众带来赋有深度信息的三维影像，加深观众的临场感；目前发展较久且较成熟的立体显示系统是通过辅助设备观看的。在另一方面，虚拟现实系统利用多种不同种类的传感器使观众融入进入计算机创建的场景中并能实现交互，虚拟现实的最终目的是通过计算机与传感器组成的系统尽可能满足观众的需要。

传统的立体显示系统主要部件包括立体显示器，红蓝立体眼镜、偏振眼镜或数据头盔。传统的虚拟现实交互系统主要部件包括记录装置、微机、控制单元、显示设备、多种类型的传感器等。其中记录装置(键盘、鼠标或有线手套等)记录真实环境中的用户动作并通过传感器传给控制单元，控制单元命令显示设备中的场景或物体产生相应的反映，观察者通过显示设备观察到交互的后结果。

上述方案虽然实现了交互显示，但存在不足。目前大部分交互技术都局限于二维影像，而对于空间关系较复杂的三维环境的交互效果都比较简略，并且明显的交互标记很大程度上影响了最终影像美观。

发明内容

鉴于以上所述现有技术存在的问题和不足，本发明提供一种基于3D交互的虚拟现实系统。该系统使观察者通过数据头盔获得高清三维图像，并且根据观察者观看的角度与观察者的手势实时改变场景角度与主体状态从而实现三维交互显示。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于3D交互的虚拟现实系统，包括数据头盔、光线跟踪摄像头组、多点触控屏幕、背投显示屏幕、背部投影仪、前端投影仪、总控单元、微机组、HDMI线，其特征在于：

(1)所述光线跟踪摄像头组放置于房间上部，且相邻摄像头之间距离相等；

(2)所述背投显示屏幕垂直于地面放于多点触控屏幕上方，所述多点触控屏幕水平放置，此二屏幕等大、长边相接且互相垂直；

(3)所述数据头盔佩戴于观察者头部，面对着背投显示屏幕；

(4)所述背部投影仪正对背投显示屏幕放置于背投显示屏幕背面合适距离，所述前端投影仪正对多点触控屏幕放置于距多点触控屏幕的合适距离处；

(5)所述微机组分别通过HDMI线连接背投显示屏幕和多点触控屏幕，所述总控单元与光线跟踪摄像头组通过无线联系。

总控单元由89C52单片机、CC2530F64芯片、电源等模块组成。光线跟踪摄像头组采集到的图像无线传输给总控单元，多点触控屏幕将触控信息传给总控单元，总控单元接收并处理信号随后无线发送给微机；微机组无线接收指令后对预存的场景与主体进行相应调整，同时将信息通过HDMI线传给投影机组和数据头盔。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和技术进步：

本发明与传统的交互显示系统相比，使用光线跟踪摄像头记录人头的动作，从而实现虚拟场景根据人头方向变换视角响应，观众通过数据头盔观察到三维虚拟现实影像，并能够与系统交互。