[发明专利]一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法

说明书

本发明公开一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法，包括：创建虚拟方向盘及参照点，同时创建连接虚拟世界与真实世界的纽带手柄；获取采样点数据；计算真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向）；输出手柄采样标定结果；保存手柄采样标定结果，计算真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系中的相对坐标（位置，朝向）；修正虚拟世界坐标系。本发明可替换原先的虚拟设备空间标定方法，使用现实世界驾驶模拟器的方向盘作为标定参考物体，计算出虚拟空间中对应方向盘的中心点位置及朝向，修正虚拟世界坐标系，从而实现虚拟现实空间定位，可以实现在虚拟现实中进行模拟驾驶仿真，增强驾驶模拟体验。

技术领域

本发明涉及虚拟驾驶仿真技术领域，具体为一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法。

背景技术

虚拟驾驶是指利用现代高科技手段让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，感受到接近真实效果的视觉、听觉和体感的汽车驾驶体验。又被称为汽车驾驶仿真，或汽车模拟驾驶。

在传统虚拟驾驶解决方案中，使用六自由度模拟设备对接，普通显示设备，如大屏幕LOD显示器等，可实现虚拟驾驶仿真，但缺乏真实感和沉浸感，仿真效果不佳。现阶段使用VR虚拟现实设备代替LOD显示设备输出，可以大大增强虚拟驾驶仿真效果，增强真实感和沉浸感。但如何使VR虚拟现实设备的空间定位，对应现实世界驾驶模拟器位置及朝向，是虚拟驾驶仿真首要解决的技术问题。

由于VR虚拟现实设备，拥有自己的空间定位数据，因此用户在现实世界中的位置，会反馈在虚拟世界中，该位置取决于虚拟显示设备在现实世界空间的标定结果。而虚拟现实设备提供的标定方式主要包括房间规模空间标定及坐立标定方式。然而使用任意标定方式均不能将虚拟空间中的驾驶位置，朝向与现实空间中的模拟器位置，朝向精确匹配。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法，包括：

步骤1：创建虚拟方向盘及参照点，同时创建连接虚拟世界与真实世界的纽带手柄-对应不同虚拟现实设备搭建相应的虚拟世界环境，虚拟现实设备中HMD头戴显示器在虚拟环境中有对应的虚拟世界坐标系，在此坐标系中创建虚拟方向盘，方向盘中心上创建带有坐标属性（位置，朝向）的参照点，同时在此坐标系HMD头戴显示器摄像机下创建不同虚拟现实设备对应的手柄实例，以此实时获取不同虚拟现实设备手柄在HMD头戴显示器摄像机坐标系下的相对坐标；

步骤2：获取采样点数据-以现实世界方向盘为真实参照物，通过虚拟现实设备手柄扳机键在真实方向盘边缘上进行采样，同时保存手柄在方向盘外圈上的不同点坐标数据，在采样时确保手柄与真实方向盘处于同一平面并垂直方向盘边缘以此保证采样点数据的准确性，采样10点为一组数据；

步骤3：计算真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向）-通过使用SVD（奇异值分解）找到采样点集合的最佳拟合平面，将新的2D坐标上的以平均中心点为基准投影到拟合平面上，用最小二乘法拟合二维坐标系中的一个圆并得到圆心和半径，同时将圆心转换回3D坐标，以此算法计算出真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向）；

步骤4：输出手柄采样标定结果-通过所述步骤3计算出真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向），将此结果输出；

步骤5：保存手柄采样标定结果-将所述步骤4中输出的结果保存至可写可读程序变量中或者文件中；

步骤6：计算真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系中的相对坐标（位置，朝向）-将所述步骤5中保存的手柄采样标定结果与所述步骤1中虚拟方向盘参照点坐标（位置，朝向）在虚拟世界坐标系下进行计算以此得到真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系下的相对坐标（位置，朝向）；