CN105630175B - 一种虚拟现实设备及虚拟现实图像生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用计算机技术领域，提供了一种虚拟现实设备及虚拟现实图像生成方法，该虚拟现实设备包括多个场景摄像头、两个显示屏、中央处理单元、光学系统、现场可编程门阵列以及九轴运动传感器，多个场景摄像头与现场可编程门阵列连接，现场可编程门阵列与中央处理单元连接，九轴运动传感器与中央处理单元连接，两个显示屏与中央处理单元连接，光学系统使用时被固定在用户眼睛和两个显示屏之间，中央处理单元与现场可编程门阵列、两个显示屏和九轴运动传感器连接，以结合现实场景图像、用户身体部位动作信息以及虚拟场景图像生成虚拟现实图像，从而用户可通过显示屏全方位查看结合现实场景的虚拟现实场景，提高了虚拟现实设备的可用性。

Description

一种虚拟现实设备及虚拟现实图像生成方法

技术领域

本发明属于计算机技术领域，尤其涉及一种虚拟现实设备及虚拟现实图像生成方法。

背景技术

虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合。虚拟现实技术主要涉及模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面，虚拟现实已成为当前科技企业的研究热点。

目前，一些科技企业已经推出了相应的虚拟现实设备，例如，美国Oculus公司推出的虚拟现实眼镜Rift、韩国三星公司推出的虚拟现实设备Gear等。然而，目前的虚拟现实设备均不能实现全景取景，无法结合现实场景进行全方位的虚拟场景查看，限制了虚拟现实设备在需要全景取景的游戏中的使用，且在游戏中需要与其它部件配合才能实现对用户的管理，无法实现用户的自动识别进而达到对用户/玩家的管理，从而降低了虚拟现实设备的可用性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟现实设备及虚拟现实图像生成方法，旨在解决前述现有技术中存在的问题，提高虚拟现实设备的可用性。

一方面，本发明提供了一种虚拟现实设备，所述虚拟现实设备包括多个场景摄像头、两个显示屏、中央处理单元、光学系统、现场可编程门阵列以及九轴运动传感器，其中：

所述多个场景摄像头与所述现场可编程门阵列连接，用于实时获取用户四周的现实场景图像；

所述现场可编程门阵列与所述中央处理单元连接，用于对所述多个场景摄像头获取的用户四周的现实场景图像进行处理，并发送给所述中央处理单元；

所述九轴运动传感器与所述中央处理单元连接，用于采集用户身体相应部位的动作信息，并发送给所述中央处理单元；

所述两个显示屏与所述中央处理单元连接，用于输出由所述中央处理单元生成的虚拟现实图像，所述虚拟现实图像由所述中央处理单元结合所述多个场景摄像头获取的现实场景图像、所述九轴运动传感器采集的用户身体相应部位的动作信息以及预设游戏程序生成的虚拟场景图像生成；

所述光学系统用于将所述两个显示屏所产生的图像放大，使用时被固定在用户眼睛和所述两个显示屏之间，以向用户眼睛输出立体视觉图像；

所述中央处理单元与所述现场可编程门阵列、所述两个显示屏以及所述九轴运动传感器连接，用于结合所述多个场景摄像头获取的现实场景图像、所述九轴运动传感器采集的用户身体相应部位的动作信息以及预设游戏程序生成的虚拟场景图像生成所述虚拟现实图像，并将生成的所述虚拟现实图像传送给所述两个显示屏。

另一方面，本发明提供了一种基于上述虚拟现实设备的虚拟现实图像生成方法，所述方法包括：

所述多个场景摄像头实时获取用户四周的现实场景图像，并将所述现实场景图像发送给所述现场可编程门阵列；

所述现场可编程门阵列对接收到的所述现实场景图像进行处理，将处理后的所述现实场景图像发送给所述中央处理单元；

所述九轴运动传感器采集用户身体相应部位的动作信息，将所述动作信息发送给所述中央处理单元；

所述中央处理单元结合所述多个场景摄像头获取的现实场景图像、所述九轴运动传感器采集的用户身体相应部位的动作信息以及预设游戏程序生成的虚拟场景图像生成虚拟现实图像，并将生成的所述虚拟现实图像传送给所述两个显示屏。

本发明实施例提供的虚拟现实设备包括多个场景摄像头、两个显示屏、中央处理单元、光学系统、现场可编程门阵列以及九轴运动传感器，中央处理单元可结合多个场景摄像头获取的现实场景图像、九轴运动传感器采集的用户身体相应部位的动作信息以及预设游戏程序生成的虚拟场景图像生成虚拟现实图像，并将生成的虚拟现实图像传送给两个显示屏，从而用户可通过显示屏全方位查看结合现实场景的虚拟场景，提高了虚拟现实设备的可用性。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的虚拟现实设备的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的虚拟现实设备的一优选结构示意图；以及

图3是本发明实施例二提供的虚拟现实图像生成方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

实施例一：

图1示出了本发明实施例一提供的虚拟现实设备的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

在本发明实施例中，虚拟现实设备1包括多个场景摄像头11、现场可编程门阵列12、中央处理单元13、两个显示屏14、光学系统15以及九轴运动传感器16，其中：

多个场景摄像头11与现场可编程门阵列12连接，用于实时获取用户四周的现实场景图像。

在本发明实施例中，为了获取用户/玩家四周或周围的现实场景图像，多个场景摄像头11中至少包括两个前置场景摄像头以及两个后置场景摄像头，两个前置场景摄像头用于实时获取用户前方视野范围内的现实场景图像，而两个后置场景摄像头用于实时获取用户后方范围内的现实场景图像，前后摄像头获取的现实场景图像可以通过拼接处理得到用户或玩家四周的全景图像。在具体实施过程中，为了得到真实度更高的全景图像，可设置左、右摄像头，以用于获取左右两侧的现实场景图像，便于生成全景图像。

现场可编程门阵列12与中央处理单元13连接，用于对多个场景摄像头11获取的用户四周的现实场景图像进行处理，并发送给中央处理单元13。

在本发明实施例中，现场可编程门阵列12主要用于对多个场景摄像头的现实场景图像进行预处理，进而进行场景图像拼接以及图像压缩等处理，并通过高速数据通道与中央处理单元13相连，以将处理后的图像数据提供给中央处理单元13。作为示例地，例如，现场可编程门阵列12可根据场景摄像头11获取的现实场景图像得到玩家布置的现实场景中障碍物等的位置和距离。

中央处理单元13与现场可编程门阵列12、两个显示屏14以及九轴运动传感器16连接，用于结合多个场景摄像头11获取的现实场景图像、九轴运动传感器16采集的用户身体相应部位的动作信息以及预设游戏程序生成的虚拟场景图像生成虚拟现实图像，并将生成的虚拟现实图像传送给两个显示屏14。

在本发明实施例中，九轴运动传感器16通过相应的接口与中央处理单元13连接，用于采集用户身体相应部位的动作信息，并发送给中央处理单元13。在具体实施过程中可以具有多个九轴运动传感器，以分别获取其安装所在部位的动作参数，例如，加速度、偏转角度等参数。

中央处理单元13在接收到多个场景摄像头11获取的现实场景图像、九轴运动传感器16采集的用户身体相应部位的动作信息和预设游戏程序生成的虚拟场景图像生成虚拟现实图像后，该游戏程序的游戏引擎生成虚拟现实图像，并将生成的虚拟现实图像传送给两个显示屏14显示输出。作为示例地，生成虚拟现实图像时，例如，可将游戏中对玩家对应的人物手、脚替换为现实场景图像中玩家的手、脚，而虚拟现实图像可由现实场景图像中的障碍物和游戏中障碍物结合得到。

在本发明实施例中，光学系统15用于将两个显示屏14所产生的图像放大，使用时被固定在用户眼睛和两个显示屏14之间，利用折射原理向用户眼睛输出立体视觉图像。作为示例地，光学系统可由多片透镜组成，通过电机可以对光学系统内的透镜进行移动，从而调整焦距，用于屈光度补偿。在具体实施例中，光学系统15可在中央处理单元13的控制下自动调整，此时，光学系统15可与中央处理单元13通过相应的控制电路连接，当然光学系统15也可以使用手动调节，例如，手动屈光度调整或者更换镜片，此时，光学系统15不与中央处理单元13连接。

优选地，如图2所示，虚拟现实设备1还可以包括眼球检测摄像头17，使用时眼球检测摄像头17被固定在光学系统15和用户眼睛之间，这样可实时获取用户眼球的运动状态和/或显示屏14输出的图像在眼球上的成像，中央处理单元13则可根据眼球检测摄像头17获取的显示屏14输出的图像在眼球上的成像，完成对光学系统15的自动调整，进而实现对输出的图像清晰度进行调整。

进一步地，眼球检测摄像头17还可以用于获取用户眼睛的虹膜信息，以实现对用户的识别，当用户使用虚拟现实设备1时，即可通过虹膜信息识别用户，调出用户的历史游戏信息，实现用户的自动登录，从而无需事先手动登录。进而，可根据用户标识实现对用户历史游戏信息的管理，这样，无需配合其它部件即可实现对用户/玩家的管理，提高了虚拟现实设备的独立性和可用性。

进一步地，眼球检测摄像头17还可以根据获取的图像判断用户是否处于疲劳状态，当用户处于疲劳状态时，提醒用户休息，实现用户视觉保护的效果。

进一步地，虚拟现实设备1还包括与中央处理单元13连接的存储器18，以用于存储预先装载的游戏程序或用于缓存游戏程序运行时的数据。

本发明实施例提供的虚拟现实设备包括多个场景摄像头、两个显示屏、中央处理单元、光学系统、现场可编程门阵列以及九轴运动传感器，中央处理单元可结合多个场景摄像头获取的现实场景图像、九轴运动传感器采集的用户身体相应部位的动作信息以及预设游戏程序生成的虚拟场景图像生成虚拟现实图像，并将生成的虚拟现实图像传送给两个显示屏，从而用户可通过显示屏全方位查看结合现实场景的虚拟场景，提高了虚拟现实设备的可用性。同时，可通过虚拟现实设备的眼球检测摄像头获取用户眼睛的虹膜信息，进而当用户使用虚拟现实设备时，可通过虹膜信息识别用户，实现用户的自动登录。

实施例二：

图3示出了本发明实施例二提供的基于一虚拟现实设备的虚拟现实图像生成方法的实现流程。

在本发明实施例中，该虚拟现实设备包括多个场景摄像头、现场可编程门阵列、中央处理单元、两个显示屏、光学系统以及九轴运动传感器。其中，多个场景摄像头与现场可编程门阵列连接，现场可编程门阵列与中央处理单元连接，九轴运动传感器通过相应的接口与中央处理单元连接，两个显示屏与中央处理单元连接。

下面结合该虚拟现实设备对本发明实施例提供的虚拟现实图像生成方法进行描述。

在步骤S301中，多个场景摄像头实时获取用户四周的现实场景图像，并将获取的现实场景图像发送给现场可编程门阵列。

在本发明实施例中，为了获取用户四周或周围的现实场景图像，多个场景摄像头中至少包括两个前置场景摄像头以及两个后置场景摄像头，两个前置场景摄像头用于实时获取用户前方视野范围内的现实场景图像，而两个后置场景摄像头用于实时获取用户后方范围内的现实场景图像，前后摄像头获取的现实场景图像可以通过拼接处理得到用户或玩家四周的全景图像。在具体实施过程中，为了得到真实度更高的全景图像，可设置左、右摄像头，以用于获取左右两侧的现实场景图像，便于生成全景图像。

在步骤S302中，现场可编程门阵列对接收到的现实场景图像进行处理，将处理后的现实场景图像发送给中央处理单元。

在本发明实施例中，现场可编程门阵列主要用于对多个场景摄像头的现实场景图像进行预处理，进而进行场景图像拼接以及图像压缩等处理，并通过高速数据通道与中央处理单元相连，以将处理后的图像数据提供给中央处理单元。作为示例地，例如，现场可编程门阵列可根据场景摄像头获取的现实场景图像得到玩家布置的现实场景中障碍物等的位置和距离。

在步骤S303中，九轴运动传感器采集用户身体相应部位的动作信息，将动作信息发送给中央处理单元。

在本发明实施例中，轴运动传感器通过相应的接口与中央处理单元连接，用于采集用户身体相应部位的动作信息，并发送给中央处理单元。在具体实施过程中可以具有多个九轴运动传感器，以分别获取其安装所在部位的动作参数，例如，加速度、偏转角度等参数。

在本发明实施例中，上述步骤可以同时执行，也可以不同时进行，在此不用以限制本发明。

在步骤S304中，中央处理单元结合多个场景摄像头获取的现实场景图像、九轴运动传感器采集的用户身体相应部位的动作信息以及预设游戏程序生成的虚拟场景图像生成虚拟现实图像，并将生成的虚拟现实图像传送给两个显示屏。

在本发明实施例中，中央处理单元在接收到多个场景摄像头获取的现实场景图像、九轴运动传感器采集的用户身体相应部位的动作信息和预设游戏程序生成的虚拟场景图像生成虚拟现实图像后，该游戏程序的游戏引擎生成虚拟现实图像，并将生成的虚拟现实图像传送给两个显示屏显示输出。作为示例地，生成虚拟现实图像时，例如，可将游戏中对玩家对应的人物手、脚替换为现实场景图像中玩家的手、脚，而虚拟现实图像中障碍物则可由现实场景图像中的障碍物和游戏中障碍物结合得到。

进一步地，两个显示屏接收到中央处理单元生成、传送过来的虚拟现实图像后，输出该虚拟现实图像，进而由光学系统将两个显示屏所输出的虚拟现实图像放大，以向用户眼睛输出立体视觉图像，从而向用户/玩家呈现出一个结合现实场景的虚拟现实游戏场景。

在本发明实施例中，光学系统使用时被固定在用户眼睛和两个显示屏之间，将两个显示屏所产生的图像放大，利用折射原理向用户眼睛输出立体视觉图像。作为示例地，光学系统可由多片透镜组成，通过电机可以对光学系统内的透镜进行移动，从而调整焦距，用于屈光度补偿。在具体实施例中，光学系统可在中央处理单元的控制下自动调整，此时，光学系统可通过相应的控制电路连接到中央处理单元，当然光学系统也可以使用手动调节，例如，手动屈光度调整或者更换镜片。

在本发明实施例中，虚拟现实设备还可以包括眼球检测摄像头，使用时眼球检测摄像头被固定在光学系统和用户眼睛之间，这样可实时获取用户眼球的运动状态和/或显示屏输出的图像在眼球上的成像。中央处理单元则可根据眼球检测摄像头获取的显示屏输出的图像在眼球上的成像，完成对光学系统的自动调整，进而实现对输出的图像清晰度进行调整。

进一步地，眼球检测摄像头还可以用于获取用户眼睛的虹膜信息，以实现对用户的识别，当用户使用虚拟现实设备时，即可通过虹膜信息识别用户，调出用户的历史游戏信息，实现用户的自动登录，从而无需事先手动登录。

进一步地，眼球检测摄像头还可以根据获取的图像判断用户是否处于疲劳状态，当用户处于疲劳状态时，提醒用户休息，从而达到视觉保护的效果。

进一步地，虚拟现实设备还包括与中央处理单元连接的存储器，以用于存储预先装载的游戏程序或用于缓存游戏程序运行时的数据。

在本发明实施例提供中，提供了基于虚拟现实设备的虚拟现实图像生成方法，中央处理单元通过结合多个场景摄像头获取的现实场景图像、九轴运动传感器采集的用户身体相应部位的动作信息以及预设游戏程序生成的虚拟场景图像生成虚拟现实图像，从而使得用户可通过显示屏全方位查看结合现实场景的虚拟现实场景，提高了虚拟现实设备的可用性，另外，通过虚拟现实设备的眼球检测摄像头获取用户眼睛的虹膜信息，进而当用户使用虚拟现实设备时，可通过虹膜信息识别用户，实现用户的自动登录。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于虚拟现实设备的虚拟现实图像生成方法，其特征在于，

所述虚拟现实设备包括多个场景摄像头、两个显示屏、中央处理单元、光学系统、现场可编程门阵列以及九轴运动传感器，其中：

所述多个场景摄像头与所述现场可编程门阵列连接，用于实时获取用户四周的现实场景图像；

所述现场可编程门阵列与所述中央处理单元连接，用于对所述多个场景摄像头获取的用户四周的现实场景图像进行处理，并发送给所述中央处理单元；

所述九轴运动传感器与所述中央处理单元连接，用于采集用户身体相应部位的动作信息，并发送给所述中央处理单元；

所述两个显示屏与所述中央处理单元连接，用于输出由所述中央处理单元生成的虚拟现实图像，所述虚拟现实图像由所述中央处理单元结合所述多个场景摄像头获取的现实场景图像、所述九轴运动传感器采集的用户身体相应部位的动作信息以及预设游戏程序生成的虚拟场景图像生成；

所述光学系统用于将所述两个显示屏所产生的图像放大，使用时被固定在用户眼睛和所述两个显示屏之间，以向用户眼睛输出立体视觉图像；

所述中央处理单元与所述现场可编程门阵列、所述两个显示屏以及所述九轴运动传感器连接，用于结合所述多个场景摄像头获取的现实场景图像、所述九轴运动传感器采集的用户身体相应部位的动作信息以及预设游戏程序生成的虚拟场景图像生成所述虚拟现实图像，并将生成的所述虚拟现实图像传送给所述两个显示屏；

所述方法包括：

所述多个场景摄像头实时获取用户四周的现实场景图像，并将所述现实场景图像发送给所述现场可编程门阵列；

所述现场可编程门阵列对接收到的所述现实场景图像进行处理，将处理后的所述现实场景图像发送给所述中央处理单元；

所述九轴运动传感器采集用户身体相应部位的动作信息，将所述动作信息发送给所述中央处理单元；

所述中央处理单元结合所述多个场景摄像头获取的现实场景图像、所述九轴运动传感器采集的用户身体相应部位的动作信息以及预设游戏程序生成的虚拟场景图像生成虚拟现实图像，并将生成的所述虚拟现实图像传送给所述两个显示屏。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述两个显示屏输出由所述中央处理单元生成、传送过来的所述虚拟现实图像；

所述光学系统将所述两个显示屏所输出的所述虚拟现实图像放大，以向用户眼睛输出立体视觉图像。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个场景摄像头至少包括两个前置场景摄像头以及两个后置场景摄像头，所述多个场景摄像头实时获取用户四周的场景图像的步骤包括：

所述两个前置场景摄像头实时获取用户前方视野范围内的现实场景图像；

所述两个后置场景摄像头实时获取用户后方范围内的现实场景图像。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟现实设备还包括眼球检测摄像头，所述方法还包括：

将眼球检测摄像头固定在所述光学系统和用户眼睛之间，检测用户眼睛的状态，以获取用户眼睛运行状态信息以及用户眼睛的虹膜信息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

根据所述用户眼睛的虹膜信息对用户进行自动识别，以读取该用户的游戏状态信息。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟现实设备还包括与所述中央处理单元连接的存储器，所述方法还包括：

预先将游戏程序装载、存储到所述存储器。