[发明专利]基于VR的虚拟物体碰撞判断方法、装置及机车实训系统

权利要求书

1.一种基于VR的虚拟物体碰撞判断方法，其特征在于，该方法基于一种机车实训系统来实现，该机车实训系统包括计算机、定位信号发射装置、头盔和手部感应器，所述定位信号发射装置用于构建机车实训系统的训练区域并将自身的位置信号发送给计算机，头盔用于将头部姿态位置信息发送给计算机，并接收计算机的虚拟场景显示数据以显示虚拟场景，手部感应器用于将自身的姿态位置信息发送给计算机，计算机根据乘务员手部的位置信息渲染出当前乘务员所在位置看到的画面，并将画面同步到头盔的显示器上，头盔的显示器将物体显示到屏幕上，以便乘务员实时观看虚拟的模拟驾驶室场景；在计算机中摆放并调整好场景中各个被动虚拟物体的位置和旋转信息，根据被动虚拟物体的大小对被动虚拟物体的碰撞检测模式进行标注，被动虚拟物体的大小小于虚拟手一半时设置为包围盒模式，被动虚拟物体的大小大于虚拟手一半时设置为投影区域模式；该方法包括以下步骤：

获取主动虚拟物体的投影区域、所有被动虚拟物体的投影区域；

判断主动虚拟物体是否与某个被动虚拟物体的投影区域发生重叠；

如果发生重叠，则判断被动虚拟物体的碰撞检测模式是包围盒模式还是投影区域模式，若为投影区域模式，获取该被动虚拟物体的深度值，以及主动虚拟物体的深度值，判断该被动虚拟物体的深度值与主动虚拟物体的深度值的差值的绝对值是否在设定的阈值范围，若在设定的阈值范围内，则判定两者发生碰撞；若为包围盒模式，则采用包围盒判断方法判定被动虚拟物体和主动虚拟物体是否发生碰撞；

所述被动虚拟物体为虚拟场景中的模拟物体，主动虚拟物体为虚拟场景中模拟出的、基于手部感应器的模拟物体。

2.根据权利要求1所述的基于VR的虚拟物体碰撞判断方法，其特征在于，利用所述包围盒模式判断被动虚拟物体和主动虚拟物体是否发生碰撞的过程为：计算每个包围盒8个顶点的坐标，接着计算两个包围盒相交部分的体积，根据体积的大小判断被动虚拟物体与主动虚拟物体是否发生碰撞。

3.根据权利要求1-2任一项所述的基于VR的虚拟物体碰撞判断方法，其特征在于，从存储器中获取主动虚拟物体的投影区域和深度值、所有被动虚拟物体的投影区域和深度值。

4.一种基于VR的机车实训系统，包括计算机、定位信号发射装置、头盔和手部感应器；所述定位信号发射装置用于确定机车实训系统的训练区域，并将自身的位置信息发送给计算机；所述头盔用于将头部姿态位置信息发送给计算机，并接收计算机的虚拟场景显示数据以显示虚拟场景；

所述手部感应器用于将自身的姿态位置信息发送给计算机，计算机根据乘务员手部的位置信息渲染出当前乘务员所在位置看到的画面，并将画面同步到头盔的显示器上，头盔的显示器将物体显示到屏幕上，以便乘务员实时观看虚拟的模拟驾驶室场景；

所述计算机用于接收定位信号发射装置的位置信息、头盔和手部感应器的姿态位置信息，生成虚拟场景显示数据并发送给头盔；在计算机中摆放并调整好场景中各个被动虚拟物体的位置和旋转信息，根据被动虚拟物体的大小对被动虚拟物体的碰撞检测模式进行标注，被动虚拟物体的大小小于虚拟手一半时设置为包围盒模式，被动虚拟物体的大小大于虚拟手一半时设置为投影区域模式；

所述计算机包括处理器和存储器，其特征在于，所述存储器存储有所述处理器实现如下方法的指令：

获取存储器中主动虚拟物体的投影区域、所有被动虚拟物体的投影区域；

判断主动虚拟物体是否与某个被动虚拟物体的投影区域发生重叠；

如果发生重叠，则判断被动虚拟物体的碰撞检测模式是包围盒模式还是投影区域模式，若为投影区域模式，获取该被动虚拟物体的深度值，以及主动虚拟物体的深度值，判断该被动虚拟物体的深度值与主动虚拟物体的深度值的差值的绝对值是否在设定的阈值范围，若在设定的阈值范围内，则判定两者发生碰撞；若为包围盒模式，则采用包围盒判断方法判定被动虚拟物体和主动虚拟物体是否发生碰撞；

所述被动虚拟物体为虚拟场景中的模拟物体，主动虚拟物体为虚拟场景中模拟出的、基于手部感应器的虚拟物体。