[发明专利]一种基于虚拟现实的船舶舱室体验系统构建方法

摘要

本发明公开了一种基于虚拟现实的船舶舱室体验系统构建方法，其特点是采用VR技术构建三维沉浸式船舶舱室体验系统，将计算机导入预先设定的舱室模型，生成舱室三维场景，体验者通过头戴三维显示设备以任意角度观察舱室三维场景，并用操作手柄与舱室场景交互，进行场景更换、材质替换及物品移动，感受到空气流动、温度、光线和声音的变化。本发明与现有技术相比具有产生沉浸效果，在视觉、心境、感受上营造近似于真实的体验，让用户在虚拟舱室内通过互动选择，完成对舱室设计方案，提高设计质量，缩短设计周期，节约设计成本。

主权项

1.一种基于虚拟现实的船舶舱室体验系统构建方法，其特征在于采用VR技术构建三维沉浸式船舶舱室体验系统，将计算机生成的三维舱室场景输入到头戴三维显示设备产生沉浸效果，配合操作手柄营造近似于真实的体验，所述计算机包括：舱室场景导入模块、舱室场景生成模块、光线控制模块、船舶升摇控制模块、摄像机控制模块、位置采集模块、声音采集模块、光线采集模块、手柄控制模块、模型节点控制模块、红外灯控制模块、风力控制模块、空调控制模块和通讯处理模块；所述计算机与头戴三维显示设备、场景摄像机和操作手柄连接后导入预先设定的舱室模型，船舶舱室体验系统立即生成舱室三维场景，并将其输入头戴三维显示设备，体验者通过头戴三维显示设备以任意角度观察舱室三维场景，使用操作手柄与舱室场景交互，进行场景更换、材质替换及物品移动，体验者在操作过程中可以感受到空气流动、温度、光线和声音的变化，具体体验按下述步骤进行：（一）场景构建 舱室场景导入模块将预先制作的舱室场景模型进行加载，同时光线控制模块对场景中的模拟阳光的直射光光照强度、照射角度进行调整，生成一定光照条件下的三维舱室场景输入摄像机控制模块；（二）摄像机控制摄像机控制模块读取头戴三维显示设备的位置及角度信息，得到体验者在场景中的观察位置及观察角度，并赋给场景摄像机，然后将场景摄像机所采集的场景图像传输给头戴三维显示设备，为体验者提供视觉体验，在此过程中，船舶升摇控制模块对摄像机位置、船舶舱室纵模摇中心位置以及需要纵横摇角度进行矢量运算，产生船舶摇晃时舱室里内的视觉效果，具体摇晃幅度大小及周期根据所对船舶具体参数设定；（三） 位置判断位置采集模块将摄像机控制模块获取场景摄像机位置，以及场景中对应体验者位置分别输入风力控制模块和空调控制模块，并由通讯处理模块将控制信号发送给空调和阵列风机， 使其产生室外海风流动及开门、窗的空气对流以及温度变化的场景效果，同时将控制信息输入声音采集模块；（四）声音采集 声音采集模块通过采集监测点与主摄机位置绑定的形式，将获取的听觉音效由通讯处理模块发送给音响，营造海浪、物品碰撞、磨擦或掉落的声音效果，同时输入光线采集模块，所述听觉音效为船舶噪音、海浪声以背景声形式进行播放，舱室场景中门、窗的物品移动所发出的声音以触发形式进行播放；（五）光线采集光线采集模块通过采集监测点与主摄机位置绑定的形式，将获取场景中对应体验者位置的光照类型及光照强度接入红外灯控制模块，并由通讯处理模块将控制信号发送给阵列红外灯，使其产生室外阳光照射及室内的透窗照射阳光的光照效果，同时将其输入手柄控制模块；（六）交互控制 手柄控制模块实时获取手柄位置与按键触发信息映射到舱室场景中，供体验者观察操作，同时通过模型节点控制模块输入风力控制模块和空调控制模块，当场景中为可触发操作的位置时，通过判断体验者在操作手柄上的按键信息，对场景中所对应的场景模型及材质进行替换；当场景中操作手柄的位置物品为可移动物品时，根据手柄控制模块所采集的位置变化与按键触发信息，使对应的模型随之移动或旋转，同时触发预先设定的声音进行播放，产生音效；若判断所移动或旋转的物品为与室外相通的门或窗时，根据门、窗位置及体验者位置，驱动风力控制模块与空调控制模块调节风机风力、风向及空调温度，模拟环境空气流动及温度变化。