[发明专利]一种通用的模块化的虚拟现实被动力触觉反馈系统

权利要求书

1.一种通用的模块化的虚拟现实被动力触觉反馈系统，其特征在于，该系统用于为虚拟环境中的可交互目标提供通用的触觉反馈，包括：

模块化实体、头戴式显示器、手型获取设备、摄像头以及计算机；

所述模块化实体包括相互连接的一个或多个几何体模块，所述几何体模块上设有包含纹理特征的唯一模块标识；所述几何体模块及模块标识间存在一一映射关系、且二者之间具有固定的位姿关系；

所述几何体模块间通过被动连接件或者主动运动单元连接；

所述被动连接件包括但不限于磁铁、铰链或者连接杆；

所述主动运动单元用于根据所述计算机发来的运动控制信号控制所述几何体模块间运动；

所述摄像头用于实时拍摄交互场景图像发送至计算机；

所述计算机实时从交互场景图像中提取特征点，与预先建立的特征点库进行特征点匹配，识别出所述交互场景图像中包含的模块标识，计算模块标识位姿并根据模块标识和所述几何体模块间固定的位姿关系进一步获得几何体模块的实时位姿；

所述预先建立特征点库，具体为：预先设定模块标识集合，采用特征点提取算法对集合中模块标识进行特征点提取，将来自不同模块标识的特征点组织建立特征点库；

所述计算机根据所述几何体模块的实时位姿，判断模块化实体中各几何体模块间的连接方式，并从计算机预先存储的虚拟形象库中选取符合所述连接方式的虚拟形象形成虚拟形象列表提供给用户进行选择；

计算机接收用户输入的虚拟形象选择信息，并将所述虚拟形象选择信息指定的虚拟形象实时渲染在虚拟环境中对应模块化实体的位置处；

所述手型获取设备对用户手部进行实时跟踪，获取用户手部数据发送至所述计算机；

所述计算机对所述用户手部数据进行处理获得用户手部实时位姿和手型，并在虚拟环境中进行用户手部可视化；

所述头戴式显示器佩戴于用户头部，获取用户头部的实时位姿并发送至所述计算机；

所述计算机根据所述用户手部实时位姿、所述用户头部实时位姿与所述几何体模块实时位姿之间的关系，判断用户与所述模块化实体的交互意图，控制虚拟形象做出相应的形象变化响应，同时发出运动控制信号驱动所述主动运动单元运动，从而控制所述模块化实体做出针对所述交互意图的动作响应；

用户通过所述头戴式显示器沉浸于所述虚拟环境中。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模块标识以粘贴或者印刷的方式覆盖在几何体模块表面。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述几何体模块上还设置触摸传感器；

所述触摸传感器用于获取用户触摸的位置和力度信息并通过无线传输单元传输至所述计算机；

所述计算机根据所述用户手部实时位姿、所述用户头部实时位姿与所述几何体模块实时位姿之间的关系，判断用户与所述模块化实体的交互意图时，还包括：

结合对所述用户触摸的位置和力度信息，判断用户与所述模块化实体的交互意图，控制虚拟形象做出相应的形象变化响应，同时发出运动控制信号通过主动运动单元控制几何体模块做出针对所述交互意图的动作响应。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述几何体模块上还设置无线传输单元和供电单元；

所述主动运动单元和所述触摸传感器通过所述无线传输单元与计算机进行无线通信；

所述供电单元用于为所述触摸传感器、运动单元以及无线传输单元供电。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主动运动单元还用于感知几何体模块在用户的驱动力下的运动信息，发送至计算机；

所述运动信息为所述几何体模块间的运动角度；

所述计算机利用该运动信息通过数据融合的方式改进所述几何体模块的实时位姿跟踪。