CN105183166A - 虚拟现实系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虚拟现实系统，包括可穿戴虚拟现实设备，设备包括头戴式设备、动作捕捉设备以及一体化背包。头戴式设备包括头戴式显示器，用于显示虚拟场景，动作捕捉设备包括多个适于布置在用户身体上多个部位动作捕捉感应器，用于分别感应用户身体上多个部位的动作，一体化背包包括：分别与动作捕捉设备和头戴式显示器连接的处理器，用于接收动作捕捉设备获取的现实动作信息，并基于现实动作信息和预设的虚拟场景实现虚拟现实效果，并将相应的虚拟现实图像发送至头戴式显示器；至少一个收纳空间，用于收纳动作捕捉设备。本发明的虚拟现实系统中设计成可供用户穿戴的形式，用户佩戴本发明的虚拟现实系统即可进行完整的虚拟现实体验。

Description

虚拟现实系统

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体地说，涉及一种虚拟现实系统。

背景技术

虚拟现实(VirtualReality，简称虚拟现实)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术(我国著名科学家钱学森翻译)。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。

虚拟现实领域的飞速发展推动了3D头戴显示器、手势识别技术、动作捕捉技术、室内定位技术等相关技术的迅猛发展。而以上相关技术的实现方式也呈现出多种多样的形态。随着不同部分的实现技术方案、组合方式不同，用户体验及效果也差异很大。

市面上大部分产品都是基于某一种技术或针对虚拟现实相关某一部分的产品。例如单独的头戴显示器、只利用光识别技术的动作捕捉设备、只基于惯性传感器的动作捕捉设备、基于激光的室内定位系统等等。

这种分散化的虚拟现实设备一方面比较占用空间，另一方面又限制了用户体验时的活动范围。

因此，需要一种可以方便用户进行完整虚拟现实体验的虚拟现实系统。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种虚拟现实系统，其可以让用户方便地进行虚拟现实体验。

根据本发明的一个方面，公开了一种虚拟现实系统，包括可穿戴虚拟现实设备，可穿戴虚拟现实设备包括头戴式设备、动作捕捉设备以及一体化背包，头戴式设备包括头戴式显示器，用于显示虚拟场景，动作捕捉设备包括多个动作捕捉感应器，多个动作捕捉感应器适于布置在用户身体上多个部位，用于分别感应用户身体上多个部位的动作，一体化背包包括：处理器，处理器分别与动作捕捉设备和头戴式显示器连接，用于接收动作捕捉设备获取的现实动作信息，并基于现实动作信息和预设的虚拟场景实现虚拟现实效果，并将相应的虚拟现实图像发送至头戴式显示器；至少一个收纳空间，用于收纳动作捕捉设备。

由此，本发明的虚拟现实系统通过一个带有处理器的一体化背包将头戴式设备和布置在用户身上多个部位的动作捕捉设备连接在一起。其中，处理器可以作为虚拟现实系统的处理中枢，可以接收并处理虚拟现实系统中各个模块的数据，并将处理后的数据整合到虚拟场景中，实现虚拟现实系统中各个模块的接入整合。另外，一体化背包中的收纳空间还可以用来存放动作捕捉设备。由此，用户穿戴本发明的设备即可进行虚拟现实体验，方便快捷，可以提升用户的体验。另外，体验结束后，还可以将用户佩戴的动作捕捉设备收纳在设备中的收纳空间内。这样，既可以用来收纳动作捕捉设备，以防遗失，还可以起到节省虚拟现实系统占用空间的效果。

优选地，一体化背包可以包括四个收纳空间，分别位于一体化背包上与用户的四肢相对应的四个角落处，每个收纳空间可以用于收纳与其对应的肢体上的动作捕捉设备。

这样，用户在穿戴时，只需要打开与肢体部位对应的收纳空间即可。例如，用户在穿戴左腿上的动作捕捉设备时，只需要从与左腿对应的收纳空间(即左下部的收纳空间)中选取动作捕捉设备，由于一个腿上不同部位佩戴的动作捕捉设备大小差别较大，因此，通过辨认动作捕捉设备的大小既可以进行佩戴。

优选地，每个收纳空间还可以包括一个插槽，插槽连接到处理器，并且插槽适于与其对应的肢体上的动作捕捉设备的传输线的插头插入。

由此，通过插槽可以将处理器与动作捕捉设备连接起来，可以实现处理器和动作捕捉设备之间的数据传输。

优选地，连接到一个插槽的一根传输线可以将与该插槽对应的肢体上的所有动作捕捉设备串接在一起。

这样，同一肢体部位的所有动作捕捉设备可以通过一根传输线以插接在插槽上的方式与处理器连接，一方面可以简化线路，另一方面，用户使用时，拉出一条传输线即可将一个肢体部位的所有动作捕捉设备拉出，可以方便用户佩戴。

优选地，头戴式设备还可以包括手势识别镜头，用于识别用户的手部图像信息。

手势识别镜头可以与处理器连接，这样，通过手势识别镜头可以获取用户的手部图像信息可以由处理器进行处理，然后发送给头戴式显示器，由头戴式显示器将其显示在虚拟场景中。从而可以将用户的手部动作用于虚拟场景相结合，进一步提升用户与虚拟场景的交互体验。

优选地，本发明的虚拟现实系统还可以包括：激光定位基站，固定设置在空间中预定位置处，用于以预定的扫射频率向空间中扫射定位光束，定位光束的截面为直线段；多个定位光束接收器，固定在头戴式设备和/或一体化背包的外表面，可以用于接收激光定位基站以预定的扫射周期扫射的定位光束，多个定位光束接收器之间的相对空间位置关系固定，处理器可以根据四个定位光束接收器分别接收到定位光束的时间、扫射周期、相对空间位置关系以及定位光束发射装置的预定位置，确定头戴式虚拟现实设备和/或一体化背包的位置。

由此，可以在头戴式设备或/和一体化背包上设置多个定位光束接收器，以获取用户的位置信息，使得处理器可以将用户在现实中的位置信息显示在虚拟场景中，实现用户与虚拟场景之间良好地交互。

优选地，激光定位基站可以包括：第一扫射光源，以一定的扫射周期绕轴旋转，并向空间扫射第一定位光束；传感器，固定设置在第一扫射光源附近，响应于感测到第一定位光束，发出启动信号；面光源，连接到传感器，响应于接收到启动信号，发射平面光脉冲。

优选地，激光定位基站还可以包括：第二扫射光源，以与第一扫射光源相同的扫射周期绕轴旋转，向空间扫射第二定位光束，第二定位光束的截面相对于第一定位光束的截面倾斜，并且第二扫射光源的中心到转轴的半径和第一扫射光源的中心到转轴的半径之间具有预定夹角。

优选地，第一定位光束的截面可以垂直于水平面。

优选地，处理器可以根据定位光束接收器接收到平面光脉冲的时间、接收到第一定位光束的时间以及接收到第二定位光束的时间，确定定位光束接收器相对于所述激光定位基站的方向。

优选地，处理器可以根据在一个扫射周期内既接收到第一定位光束又接收到第二定位光束的多个定位光束接收器相对于激光定位基站的方向和多个定位光束接收器之间的相对位置关系，确定头戴式虚拟现实设备和/或一体化背包的位置。

优选地，本发明的虚拟现实系统还可以包括多个激光定位基站。

优选地，可以有两个激光定位基站设置在空间中水平面上一条对角线上两端的高处。

综上，本发明的虚拟现实系统设计成可供用户穿戴的形式，使得用户佩戴本发明的虚拟现实系统即可进行完整的虚拟现实体验。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了基于本发明的虚拟现实系统的结构的示意性方框图。

图2示出了在人体上布置动作捕捉设备的一种可行方式的示意图。

图3示出了用户佩戴本发明的虚拟现实系统的可穿戴设备时的状态示意图。

图4示出了本发明的一体化背包的一种结构示意图。

图5示出了本发明的另一种实施例的虚拟现实系统可以具有的结构的示意性方框图。

图6示出了用户的手部可能出现的姿态示意图。

图7示出了本发明实施例的带有定位装置的虚拟现实系统的结构示意图。

图中标号的具体含义为：

1、可穿戴虚拟现实设备，2、动作捕捉设备，3、一体化背包，4、头戴式设备，2-1至2-N为动作捕捉感应器，3-1、处理器，3-2、收纳空间，3-2-1、插槽，3-5、肩带，4-1、头戴式显示器，4-2、手势识别镜头，4-3、定位光束接收器，5、惯性传感器，7、供电设备，8、激光定位基站，8-1、第一扫射光源，8-2、传感器，8-3、面光源，8-4、第二扫射光源，8-6、旋转装置。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明公开了一种可供用户佩戴的虚拟现实系统，用户佩戴本发明的虚拟现实系统即可进行完整的虚拟现实体验。并且，用户在佩戴本发明的虚拟现实系统进行虚拟现实体验时，本发明的虚拟现实系统还可以将用户的动作信息显示在虚拟场景中，实现用户与虚拟场景之间的良好互动。

下面结合附图对本发明的耳机的结构作进一步详细说明。

图1示出了基于本发明的虚拟现实系统的结构的示意性方框图。

如图1所示，本发明的虚拟现实系统包括可穿戴虚拟现实设备1。可穿戴虚拟现实设备1包括头戴式设备4、动作捕捉设备2以及一体化背包3。

头戴式设备4适于用户头戴，包括头戴式显示器4-1，用于显示虚拟场景，比如三维虚拟场景。

动作捕捉设备2可以由多个动作捕捉感应器组成(图中2-1至2-N所示，N为正整数，可以根据实际情况进行选择)，多个动作捕捉感应器适于布置在用户身体上多个部位，用于分别感应用户身体上多个部位的动作。通过布置多个动作捕捉感应器就可以获取用户身体各个部位的动作信息，可以将用户的在现实场景中的动作信息精确地显示在虚拟场景中，实现用户的现实动作和虚拟场景的完美结合，提高用户的互动体验。

一体化背包3包括处理器3-1，处理器3-1分别与动作捕捉设备2和头戴式显示器4-1连接，用于接收动作捕捉设备2获取的现实动作信息，并基于现实动作信息和预设的虚拟场景实现虚拟现实效果，并将相应的虚拟现实图像发送至头戴式显示器4-1，由头戴式显示器4-1将其在虚拟场景中显示出来。

其中，可以以有线的方式实现处理器3-1分别与动作捕捉设备2和头戴式显示器4-1之间的连接，也可以以无线的方式实现，此处不再赘述。

也就是说，处理器3-1可以与设置在用户身上多个部位的动作捕捉感应器连接。这样，处理器3-1可以对动作捕捉感应器获取的用户的实时动作信息进行处理，将用户在现实中的动作信息与虚拟场景相结合。结合后的虚拟现实场景可由头戴式显示器4-1显示给用户。从而可以实现用户和虚拟场景的互动，提升用户的体验。

在体验结束后，还可以将安装在用户身上多个部位的动作捕捉感应器存放一体化背包3上的收纳空间3-2中。

处理器3-1与动作捕捉设备2以有线的方式连接时，可以在收纳空间3-2中设有一个插槽3-2-1，插槽3-2-1可以连接到处理器3-1，并且插槽3-2-1适于与用户佩戴的动作捕捉设备2的传输线的插头插入。

这样，基于插槽3-2-1就可以实现动作捕捉设备2与处理器3-1之间的数据传输，其中，其中，插槽3-2-1可以是USB接口、DB9接口、PS/2接口、音频接口中的任一种。当然，也可以是其它可以作为动作捕捉设备2的数据传输的接口的形式。另外，连接动作捕捉设备2的传输线还可以通过插入插槽3-2-1来为其供电。

图2示出了在人体上布置动作捕捉设备的一种可行方式的示意图。

如图2所示，可以为用户配备17个动作捕捉感应器(图中2-1至2-17所示)，分别设置在如图所示的用户的17个部位。

这样，通过设置在用户17个部位的动作捕捉感应器就可以实时、1：1地获取用户的身体动作信息。

图3示出了用户佩戴本发明的虚拟现实系统的可穿戴设备时的状态示意图。

如图3所示，本发明将虚拟现实系统设计成一整套的可穿戴形式的虚拟现实设备，这样，用户通过佩戴本发明的虚拟现实系统就可以进行完整的虚拟现实体验。另外，用户在佩戴本发明的虚拟现实系统时，还可以做出各种动作，然后由一体化背包3中的处理器对通过动作捕捉设备2获取到的用户的动作信息进行处理，将用户的动作显示在头戴式显示器所显示的三维虚拟场景中。实现用户与虚拟场景的互动。一体化背包3上的收纳空间可以用来收纳动作捕捉设备。这样，用户在虚拟现实体验结束后，还可以将动作捕捉设备2存放在收纳空间中。

图4示出了本发明的一体化背包的一种结构示意图。

如图4所示，可以将一体化背包3设计成用户可穿戴的背包形式，这样可以方便用户佩戴。此时，一体化背包3还包括用于将一体化背包3固定于用户的背部的一个或两个肩带3-5(单肩背、双肩背)。当然，一体化背包3还可以设计成其它可供用户佩戴的形式。

当一体化背包3设计成带有肩带3-5的背包形式时，为了提高用户佩戴的舒适性，肩带3-5可以采用尼龙或棉质等柔软材料制成。一体化背包3可以采用工程塑料等硬质材料制成，以保证耐久度。在与用户背部接触的一体化背包3上还可以设有由软质材料制成的护垫(图中未画出)。

结合图2及与图2相关的描述可知，现有的动作捕捉设备大多是根据人体不同部位来设计的。例如，根据人体的四肢，在四肢的不同部位设计不同大小的动作捕捉设备。因此，供用户佩戴的动作捕捉设备上大多都标有标号，用户使用的时候需要根据标号将其穿戴在对应的肢体部位。这样，会平白增添用户进行虚拟现实体验时的操作程序，降低用户的体验满意度。

因此，本发明实施例的一体化背包3可以包括四个收纳空间3-2，分别位于一体化背包3上与用户的四肢相对应的四个角落处，每个收纳空间3-2可以用来收纳与其对应的肢体上的动作捕捉设备(即动作捕捉感应器)。

这样，用户在穿戴时，只需要打开与肢体部位对应的收纳空间即可。例如，用户在穿戴左腿上的动作捕捉设备时，只需要从与左腿对应的收纳空间(即左下部的收纳空间)中选取动作捕捉设备，由于一个腿上不同部位佩戴的动作捕捉设备大小差别较大，因此，通过辨认动作捕捉设备的大小既可以进行佩戴，而不需要再核对动作捕捉设备的标号。

如图4所示，每个收纳空间3-2还可以包括一个插槽3-2-1，插槽3-2-1连接到处理器3-1，并且插槽3-2-1适于与其对应的肢体上的动作捕捉设备的传输线的插头插入。

这样，基于插槽3-2-1就可以实现动作捕捉设备与处理器之间的数据传输，其中，插槽3-2-1可以是USB接口、DB9接口、PS/2接口、音频接口中的任一种。当然，也可以是其它可以作为动作捕捉设备2的数据传输的接口的形式。另外，连接动作捕捉设备2的传输线还可以通过插入插槽3-2-1来为其供电。

虚拟现实体验结束后，拔掉插入插槽的传输线即可实现动作捕捉设备与处理器的分离，方便用户使用。

另外，作为一种优选，可以用一根连接到一个插槽的传输线将与该插槽对应的肢体上的所有动作捕捉设备串接在一起。

这样，用户在佩戴肢体上的动作捕捉设备时，只需要从对应于该肢体的容纳空间中拉出一条传输线，既可将该肢体上的所有动作捕捉设备拉出，方便佩戴。

具体地说，用户在穿戴左腿上的动作捕捉设备时，只需要打开与左腿对应的收纳空间(即左下部的收纳空间)，然后拉出传输线，就可以将用来佩戴在左腿上的所有动作捕捉设备牵引出来。这样，可以大大缩短用户佩戴时间，提高用户的使用体验。

图5示出了本发明的另一种实施例的虚拟现实系统可以具有的结构的示意性方框图。

其中，图中虚线框住的部分表示本发明的虚拟现实系统可以具有的结构。

如图5所示，在本发明实施例的虚拟现实系统中，头戴式设备4可以包括用于识别用户的手部图像信息手势识别镜头4-2。

其中，手势识别镜头4-2可以采用深度摄像头，来获取用户手部的深度信息。例如，可以采用飞光原理(TimeofFlight)来获取用户手部的深度信息。

手势识别镜头4-2可以与处理器3-1连接，这样，通过手势识别镜头4-2可以获取用户的手部图像信息可以由处理器3-1进行处理，然后发送给头戴式显示器4-1，由头戴式显示器4-1将其显示在虚拟场景中。从而可以将用户的手部动作用于虚拟场景相结合，进一步提升用户与虚拟场景的交互体验。

但是由于手势识别镜头4-2对于手部正反姿态的判定比较困难。例如，如图6所示，仅通过手势识别镜头4-2进行拍摄获取手部的图像时，对于A和B来说，其形态相近，因此，手势识别镜头4-2不能精确地区分A、B的正反姿态。具体地说，不能区分A或B是用户的左手的手背的图像还是用户的右手的手心的图像。相应地，对于C和D来说，当用户的手部做出某些精细动作时，也不能准确地进行区分。

因此，如图5所示，为了可以更准确地获取用户的手部信息，本发明的虚拟现实系统还可以包括适于佩戴在用户手部的惯性传感器5。其中，惯性传感器5可以采用九轴传感器。

基于惯性传感器5可以判断用户的手部的正反姿态信息。具体地说，惯性传感器5可以用来判断用户的手部掌心朝向信息，然后处理器3-1可以根据惯性传感器5获取的手部掌心朝向信息与手势识别镜头4-2的镜头朝向信息，来确定手部掌心相对于手势识别镜头4-2的相对方向，以此来确定用户的手部的正反姿态信息。当然，还可以通过其它方式来判断用户的手部的正反姿态，此处不再赘述。

由此，处理器3-1可以将惯性传感器5获取的手部的正反姿态信息和手势识别镜头4-2获取的手部图像信息融合成完整的手部信息。

如图5所示，本发明实施例的虚拟现实系统还可以包括供电设备7，供电设备7可以用来为本发明的虚拟现实系统中的多个设备供电。其中，供电设备7可以是直流电源，也可以是其它各种供电装置。另外，供电设备7可以会在一体化背包3内，这样，可以进一步减小设备的占用空间。

通过上述图1至图5的描述可知，本发明的虚拟现实系统可以实现将用户全身的动作信息1:1地显示在虚拟场景中。

另外，为了可以让用户在现实中的位置变化信息也可以以一定比例显示在虚拟场景中(一般来说，是将用户在现实中的位置信息1:1地显示在虚拟场景中)，本发明的虚拟现实系统还可以包括用来确定用户的实时位置信息的定位装置。

本发明的定位装置可以由固定设置在用户佩戴的虚拟现实设备上的多个定位光束接收器和一个固定设置在空间中某处的激光定位基站组成。

激光定位基站可以以预定的扫射周期向空间中扫射定位光束，定位光束的截面可以为直线段。这样，在一个扫射周期内，可以有多个定位光束接收器接收到激光定位基站扫射的定位光束。由此，处理器就可以根据多个定位光束接收器分别接收到定位光束的时间、扫射周期、相对空间位置关系以及定位光束发射装置的预定位置，确定多个定位光束接收器的位置。其中，为了可以准确确定用户的位置信息，可以根据至少四个定位光束接收器分别接收到定位光束的时间。

下面结合具体实施例，对本发明的定位装置及定位过程做进一步详细说明。

图7示出了本发明实施例的带有定位装置的虚拟现实系统的结构示意图

如图7所示，可以在头戴式设备4上不同位置设置多个定位光束接收器4-3。另外，对于本发明的虚拟现实系统来说，还可以在一体化背包3上的不同位置设置多个定位光束接收器4-3，当然，还可以在头戴式设备4和一体化背包3上都设有若干个定位光束接收器4-3。当然，还可以有其它设置定位光束接收器的方式，此处不再赘述。

激光定位基站8可以固定设置在用户进行VR体验时所处的现实空间中某个位置。其中，激光定位基站8可以由第一扫射光源8-1、传感器8-2以及面光源8-3组成。

第一扫射光源8-1可以以一定的扫射频率(扫射频率是扫射周期的倒数，扫射频率可以设定在30HZ到50HZ之间)绕轴旋转，并向空间扫射第一定位光束。也就是说，第一扫射光源8-1可以在围绕一个特定的轴旋转的同时，还可以向空间发射第一定位光束。如图7所示，可以将第一扫射光源8-1固定在一个可以绕固定轴旋转的旋转装置8-6上，这样，第一扫射光源8-1的扫射频率可以由旋转装置8-6来控制。第一扫射光源8-1发出的第一定位光束的截面可以是直线段。例如，如图7所示,第一扫射光源8-1可以是一个竖直的线状光源，此时，第一定位光束的截面垂直于水平面。当然，第一扫射光源也可以采用其它类型的光源，此处不再赘述。

另外，多个定位光束接收器4-3的数量和位置设定优选地可以使得在定位光束的一个扫射周期内至少四个所述定位光束接收器能够接收到第一扫射光源8-1发出的定位光束。以获取足够多的数据，方便确定位置信息。

传感器8-2可以固定设置在第一扫射光源8-1附近的空间某个位置，当第一扫射光源8-1旋转到某个角度时，传感器8-2就可以接收到第一扫射光源8-1发出的第一定位光束，在传感器8-2接收到第一定位光束时，可以响应于接收到第一光束而发出一个启动信号。

面光源8-3可以与传感器8-2连接(无线或有线皆可)，传感器8-2发出启动信号的时候，面光源8-3可以响应于启动信号而发射一个光信号，此处，面光源8-3发出的光信号可以是一个光脉冲信号。此时，设置在用户佩戴的虚拟现实设备上的多个定位光束接收器4-3就可以接收到面光源发出的光信号。其中，如图7所示，面光源8-3可以由工作状态一致的多个点光源组成。

这样在一个扫射周期内，第一扫射光源8-1可以以“扫射”的形式向空间中发射不同方向的第一定位光束，处理器就可以根据用户佩戴的多个定位光束接收器4-3(例如，可以是四个)分别接收到第一定位光束的时间、已知的扫射周期、多个定位光束接收器4-3之间的相对空间位置关系以及第一扫射光源8-1在的扫射方向，确定用户所处的位置信息。

具体地说，多个定位光束接收器4-3可以与处理器3-1连接，处理器3-1可以首先根据一个定位光束接收器4-3接收到平面光脉冲的时间和接收到第一定位光束的时间，确定一个定位光束接收器4-3在水平面上的方向。以此类推，处理器3-1就可以确定在一个扫射周期内可以接收到第一定位光束的多个定位光束接收器4-3在水平面上的方向。然后，处理器3-1可以根据多个定位光束接收器4-3在水平面上的方向和多个定位光束接收器4-3之间的相对位置关系，确定多个定位光束接收器4-3在水平面的位置。

进一步来说，面光源发出的光信号时刻可以记为t₁，t₁时刻就可以认为是第一扫射光源经过传感器的时刻。在第一扫射光源的一个扫射周期内，定位光束接收器接收到第一光束时的时刻可以记为t₂，由于第一扫射光源扫射频率一定(已知)，因此，根据t₁、t₂之间的时间差，就可以确定第一扫射光源在扫射到该定位光束接收器时，第一扫射光源所转过的角度。相应地，定位光束接收器接收到第一光束的时刻(t₂)，第一扫射光源发出的第一光束的方向可以确定，因而，可以确定定位光束接收器在水平面上的方向。以此类推，在第一扫射光源的一个扫射周期内，可以接收到第一光束的多个定位光束接收器的水平面上的方向都可以确定，然后根据多个定位光束接收器之间的预定相对位置关系就可以确定多个定位光束接收器的水平方向上的位置信息，从而可以推断出用户所处的水平位置。

这样，本发明实施例中的定位装置可以实时地确定用户所处的水平位置信息，然后结合用户佩戴的多个动作捕捉感应器所捕捉的用户的动作信息就可以实时的将用户的动作信息及位置信息显示在虚拟场景中，将用户在现实场景中的信息与虚拟场景进行完美结合，提高用户的VR体验。

另外，如图7所示，本发明中的激光定位基站8还可以包括第二扫射光源8-4。第二扫射光源8-4可以与第一扫射光源8-1围绕一个共同的轴旋转，并在旋转的同时向空间扫射第二定位光束，第二定位光束的截面可以相对于第一定位光束的截面倾斜，并且第二扫射光源8-4的中心到转轴的半径和第一扫射光源8-1的中心到转轴的半径之间具有预定夹角。例如，如图7所示，第一扫射光源8-1可以垂直设置，第二扫射光源8-4可以倾斜设置在与第一扫射光源8-1具有一个预定夹角的位置处。其中，预定夹角可以为90°，即第二定位光束落后第一定位光束90°，也可以是其它角度。第二扫射光源8-4可以设置在第一扫射光源下边一端距离，此时，传感器8-2可以设置为与第一扫射光源8-1平齐。这样，传感器8-2可以检测第一扫射光源8-1发出的第一定位光束，而不检测第二扫射光源8-4发出的第二定位光束。这样，在一个扫射周期内，面光源8-3就启动一次。

这样，处理器就可以根据定位光束接收器4-3接收到平面光脉冲的时间、接收到第一定位光束的时间以及接收到第二定位光束的时间，确定定位光束接收器相对于所述激光定位基站的方向。

具体地说，处理器可以根据一个定位光束接收器接收到第一定位光束的时间和接收到平面光脉冲的时间之差，以及转速(根据扫射周期可以得到)，确定此刻第一定位光束所在的平面(从扫射光源张开的平面)；同理，可以确定接收到第二定位光束时，第二定位光束所在的平面；由于定位基站和接收器都处于这两个平面上，因此都在两个平面的交线，交线方向即为接收器相对于定位基站的方向。

具体地说，根据第一扫射光源和第二扫射光源之间的位置和扫射周期，可以确定第一扫射光源和第二扫射光源之间的相位差，然后根据一个定位光束接收器在一个扫射周期内分别接收到第一定位光束及第二定位光束之间的时间差以及相位差，就可以确定一个周期内照射到同一个定位光束接收器上的第一定位光束所在的平面和第二定位光束所在的平面，定位光束接收器就在这两个平面的交线上。这样，对于多个在一个周期内可以接收到第一定位光束和第二定位光束的定位光束接收器来说，就可以分别确定它们所处的交线。由于这多个定位光束接收器之间具有预定的相对空间位置关系。因此，就可以确定多个定位光束接收器所处的具体位置信息。此处的位置信息是空间三维信息。综上，设定第二扫射光源可以精确地确定定位点在空间内的三维位置信息。至此，已经详细说明了基于本发明中的定位系统确定位置的计算方式，应该知道，本发明中所叙述的位置计算方式只是一种可行的方式，对于本领域技术人员来说，基于本发明的定位装置还可以有其它位置确定方式，此处不再赘述。

这样，处理器就可以根据在一个扫射周期内既接收到第一定位光束又接收到第二定位光束的多个定位光束接收器接收到定位光束的时间以及多个定位光束接收器之间的预定空间位置关系，确定这多个定位光束接收器所处的空间位置信息(三维位置信息)，从而就可以确定佩戴这些定位光束接收器的用户所处的位置信息。

其中，处理器根据在一个扫射周期内既接收到第一定位光束又接收到第二定位光束的三个定位光束接收器就可以确定用户的位置信息。当然也可以选取更多的定位光束接收器，这样可以提供冗余数据，从而可以通过最小二乘法等统计方法提高精确度。例如可以使用四个，在不显著增大计算量的情况下，能够显著提高精确度，从而能够得到mm量级的精确度定位光束接收器相对于激光定位基站的方向和多个定位光束接收器之间的相对位置关系。至此，已经详细说明了基于本发明中的定位系统确定位置的计算方式。

综上，本发明的定位装置在定位计算过程中，不需要与激光定位基站进行太多数据通信，就可以计算得到方向和位置信息。

另外，还可以在空间中不同位置设置多个激光定位基站，这样，可以防止由于遮挡等原因造成用户佩戴的多个定位光束接收器不能接收到激光定位基站发射的定位光束，造成无法定位或无法精确定位的情况发生。其中，多个激光定位基站可以优选地设置在空间中水平面上一条对角线上两端的高处。其中，多个激光定位基站可以设置在高于普通人身高的空间位置，对于室内来说，优选接近房顶的角落处。

这样，每个定位光信号发射装置只需要扫射一个较小的角度范围即可实现将信号发射到室内每一个位置。至此，已经详细说明了基于本发明中的定位系统确定位置的计算方式，应该知道，本发明中所叙述的位置计算方式只是一种可行的方式，对于本领域技术人员来说，基于本发明的定位装置还可以有其它位置确定方式，此处不再赘述。

上文中已经参考附图详细描述了根据本发明的虚拟现实系统。综上，本发明提供一套整体的、全功能的虚拟现实系统。本发明的虚拟现实系统利用了各技术的优势，规避劣势，可以实时、1：1地还原人体动作，并将用户的实时动作信息、位置信息显示在虚拟现实系统中，实现用户与虚拟场景之间良好地交互。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (14)

1.一种虚拟现实系统，包括可穿戴虚拟现实设备，所述可穿戴虚拟现实设备包括头戴式设备、动作捕捉设备以及一体化背包，

所述头戴式设备包括头戴式显示器，用于显示虚拟场景，

所述动作捕捉设备包括多个动作捕捉感应器，所述多个动作捕捉感应器适于布置在用户身体上多个部位，用于分别感应用户身体上所述多个部位的动作，

所述一体化背包包括：

处理器，所述处理器分别与所述动作捕捉设备和所述头戴式显示器连接，用于接收所述动作捕捉设备获取的现实动作信息，并基于所述现实动作信息和预设的虚拟场景实现虚拟现实效果，并将相应的虚拟现实图像发送至所述头戴式显示器；

至少一个收纳空间，用于收纳所述动作捕捉设备。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实系统，其中，

所述一体化背包包括四个收纳空间，分别位于所述一体化背包上与用户的四肢相对应的四个角落处，

每个所述收纳空间用于收纳与其对应的肢体上的动作捕捉设备。

3.根据权利要求2所述的虚拟现实系统，其中，

每个所述收纳空间包括一个插槽，

所述插槽连接到所述处理器，并且所述插槽适于与其对应的肢体上的动作捕捉设备的传输线的插头插入。

4.根据权利要求3所述的虚拟现实系统，其中，

连接到一个插槽的一根传输线将与该插槽对应的肢体上的所有动作捕捉设备串接在一起。

5.根据权利要求1所述的虚拟现实系统，其中，所述头戴式设备还包括手势识别镜头，用于识别用户的手部图像信息。

6.根据权利要求5所述的虚拟现实系统，还包括：

适于佩戴在用户手部的惯性传感器，用于判断用户的手部的正反姿态信息，

所述处理器将所述惯性传感器获取的手部的正反姿态信息和所述手势识别镜头获取的手部图像信息融合成完整的手部信息。

7.根据权利要求1所述的虚拟现实系统，还包括：

激光定位基站，固定设置在空间中预定位置处，用于以预定的扫射周期向空间中扫射定位光束，所述定位光束的截面为直线段；

多个定位光束接收器，固定在所述头戴式设备和/或所述一体化背包的外表面，用于接收激光定位基站以预定的扫射周期扫射的定位光束，所述多个定位光束接收器之间的相对空间位置关系固定，

所述处理器根据所述四个定位光束接收器分别接收到定位光束的时间、所述扫射周期、所述相对空间位置关系以及所述定位光束发射装置的预定位置，确定所述头戴式虚拟现实设备和/或所述一体化背包的位置。

8.根据权利要求7所述的虚拟现实系统，其中，所述激光定位基站包括：

第一扫射光源，以所述扫射周期绕轴旋转，向所述空间扫射第一定位光束；

传感器，固定设置在所述第一扫射光源附近，响应于感测到所述第一定位光束，发出启动信号；

面光源，连接到所述传感器，响应于接收到所述启动信号，发射平面光脉冲。

9.根据权利要求8所述的虚拟现实系统，其中，所述激光定位基站还包括：

第二扫射光源，以所述扫射周期绕所述轴旋转，向所述空间扫射第二定位光束，所述第二定位光束的截面相对于所述第一定位光束的截面倾斜，并且所述第二扫射光源的中心到所述转轴的半径和所述第一扫射光源的中心到所述转轴的半径之间具有预定夹角。

10.根据权利要求9所述的虚拟现实系统，其中，所述第一定位光束的截面垂直于水平面。

11.根据权利要求10所述的虚拟现实系统，其中，

所述处理器根据所述定位光束接收器接收到所述平面光脉冲的时间、接收到所述第一定位光束的时间以及接收到所述第二定位光束的时间，确定所述定位光束接收器相对于所述激光定位基站的方向。

12.根据权利要求11所述的虚拟现实系统，其中，

所述处理器根据在一个扫射周期内既接收到所述第一定位光束又接收到所述第二定位光束的多个定位光束接收器相对于所述激光定位基站的方向和所述多个定位光束接收器之间的相对位置关系，确定所述头戴式虚拟现实设备和/或所述一体化背包的位置。

13.根据权利要求7至12中任何一项所述的虚拟现实系统，包括多个所述激光定位基站。

14.根据权利要求13所述的虚拟现实系统，其中，两个所述激光定位基站设置在所述空间中水平面上一条对角线上两端的高处。