CN105913497A - 用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位系统及方法 - Google Patents

用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位系统及方法。包括虚拟现实头盔、手持手柄、红外相机和背包主机，虚拟现实头盔和手持手柄设有反光点，四个红外相机朝向移动区域并覆盖整个移动区域；人穿戴头盔在移动区域内移动，红外相机捕捉虚拟现实头盔和手持手柄上的反光点记录成标记点，根据标记点在空间中的位置信息和旋转信息进行虚拟呈现，虚拟现实呈现图像中构建包含虚拟房间、看房人和虚拟手柄的虚拟看房场景，对虚拟手柄投射虚拟射线。本发明实现了虚拟看房，解决了虚拟现实看房时候的晕眩感问题，增加了和外界人员、场景内部的互动，并解决因为实际定位空间比虚拟空间小而不能漫游全部场景的问题。

Description

用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位系统及方法
技术领域
本发明涉及了一种定位系统和定位方法，尤其涉及了一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位系统及方法，可配合空间定位系统将人在现实中的运动和虚拟场景中结合在一起，呈现虚拟房间内的任何角落。
背景技术
虚拟看房系统作为新的一种看房模式，已经越来越被房地产商所重视。它可以让买房的人在售楼处就看到整套房子的结构布局，家具装修风格等，而且可以在较短的时间内看完所有的户型。但是现在的虚拟看房缺少交互性，看房人只能通过键盘鼠标来控制人物在虚拟场景中的移动，交互。这样的方式，看房人的实际运动状态与虚拟场景中的运动状态不一致，导致会有比较强的晕眩感。这样的晕眩感使看房人只能在很短的时间内使用虚拟看房系统。而且目前现有的虚拟看房系统，看房人和房间，以及外界的交互性也比较差。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供了一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位系统及方法。
本发明为实现上述功能，采用的技术方案是：
一、一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位系统：
包括穿戴在人身上的虚拟现实头盔，虚拟现实头盔内设有用于显示的显示屏幕，虚拟现实头盔上设有至少三个反光点；
包括手持在真实人手上的手持手柄，手持手柄上设有至少三个反光点，手持手柄内装有无线通信模块；
包括安装在移动区域四角的四个红外相机，四个红外相机朝向移动区域并覆盖整个移动区域；
包括背包主机，背包主机内装有控制器，控制器与虚拟现实头盔、手柄连接。
背包主机可以不是背在人背后的，也可以是位于地面或者桌上的主机。
所述的虚拟现实头盔上的反光点直接贴在虚拟现实头盔的外壳上不同位置处，所述的手持手柄上的反光点通过支杆固定安装，支杆底端固定在手柄外壳上，支杆顶端向外径向延伸并在端部安装有反光点。
所述的反光点为涂覆有红外反光材质的点块。
所述红外相机拍摄图像获得虚拟现实头盔和手柄上的反光点形成标记点。
所述的手持手柄通过无线通信模块与控制器连接，虚拟现实头盔与控制器有线连接。
所述的手持手柄上设有按键，按键连接到控制器。
二、一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位方法：
真实人穿戴所述虚拟现实头盔在移动区域内移动，红外相机拍摄图像捕捉到虚拟现实头盔和手持手柄上的反光点，三个以上的反光点被记录成一个标记点，进而获得虚拟现实头盔和手持手柄各自的标记点以及标记点在空间中的位置信息和旋转信息，传输给背包主机中的控制器；
由此通过红外相机拍摄这些标志点获得人物的三维坐标，人在现实空间里走动，虚拟空间中的人物运动和现实中运动的一样。
控制器根据虚拟现实头盔和手柄各自在空间中的位置信息和旋转信息，发送虚拟现实呈现图像到头盔中的显示器，虚拟现实呈现图像中构建包含虚拟房间、看房人和虚拟手柄的虚拟看房场景，以虚拟现实头盔的位置信息和旋转信息作为虚拟现实呈现图像中看房人的位置信息和旋转信息，以手持手柄的位置信息和旋转信息作为虚拟现实呈现图像中虚拟手柄的位置信息和旋转信息，在虚拟看房场景对虚拟手柄投射一束虚拟射线，虚拟射线与手持手柄的朝向相同，虚拟射线指向虚拟房间里的物体，虚拟射线跟随手持手柄的朝向而实时改变。
控制器获取到信息后实时改变看房人在虚拟房间中的位置信息和旋转信息，以达到同步的。本发明利用虚拟现实技术和D建模，模拟出和真实一样的房间，看房人只需要带上虚拟现实头盔，就能和真人进入房间一样。
本发明为手柄增加了空间定位，看房人拿着手持手柄指向任何位置，在虚拟场景中，会从手柄位置发射出一条虚拟射线指向房间里的物体，第三者人员例如房屋销售人员就能直观的知道当前看房人想要了解的房间位置，家具，装修等。
所述手持手柄按键按下后，将看房人的位置用所述虚拟射线投射到虚拟房间中地面或者墙面的交点所投影到虚拟房间中地面的位置进行赋值，使得看房人在虚拟看房场景中瞬间移动到虚拟射线所指向的地点。
所述的赋值仅对虚拟看房场景中的看房人的水平位置进行赋值。由于手持手柄的赋值，使得看房人能进行瞬移，使虚拟场景不受现实定位场景大小的限制。
所述虚拟看房场景中构建与移动区域边缘相吻合的虚拟围墙，真实人在移动区域中的相对位置与看房人在虚拟围墙内的相对位置保持相同；并且在虚拟看房场景构建触发器，当真实人与移动区域边缘之间距离在安全距离阈值范围内时，通过触发器触发虚拟围墙进行显示，呈现到虚拟看房场景中。本发明的虚拟围墙用于提示看房人与真实场地在场景中的相对位置，防止看房人撞到现实中的墙或者其他物体。
所述的红外相机拍摄前对虚拟现实头盔、手持手柄和移动区域进行标定，使得虚拟看房场景中的人、虚拟手柄、虚拟围墙分别与虚拟现实头盔、手持手柄和移动区域相对应吻合。
本发明的有益效果是：
本发明具体实施是利用了虚拟现实技术和3D建模，模拟出真实的房间，看房人带上虚拟现实头盔，就能进入虚拟的真实房间，看房人可在现实空间里自由行走，现实空间中的人物运动轨迹和虚拟中的轨迹一样，晕眩感基本消除。
本发明不仅解决了虚拟现实看房时候的晕眩感问题，增加了红外指向，能明确的指出看房者想要指向的位置，增加了和外界人员、场景内部的互动。比如红外指向一个灯，按手柄上的按键，就能出来灯的一些参数，品牌等信息。
本发明在场景中能进行Blink移动，解决因为实际定位空间比虚拟空间小而不能漫游全部场景的问题。
附图说明
图1是整套系统的示意图。
图2是手持手柄的结构示意图。
图3是虚拟现实头盔的外壳图。
图中：1、虚拟现实头盔，2、手持手柄，3、红外相机，4、背包主机，5、反光点，6、按键，7、支杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明包括穿戴在人身上的虚拟现实头盔1、手持在真实人手上的手持手柄2、安装在移动区域四角的四个红外相机3和背包主机4，虚拟现实头盔1内设有用于显示的显示屏幕，虚拟现实头盔1上设有至少三个反光点5，手持手柄2上设有至少三个反光点5，手持手柄内装有无线通信模块，四个红外相机3朝向移动区域并覆盖整个移动区域，背包主机4内装有控制器，控制器与虚拟现实头盔、手柄连接。
背包主机4可以不是背在人背后的，也可以是位于地面或者桌上的主机。
反光点5为涂覆有红外反光材质的点块，虚拟现实头盔1上的反光点5直接贴在虚拟现实头盔的外壳上不同位置处，所述的手持手柄2上的反光点5通过支杆7固定安装，支杆底端固定在手柄外壳上，支杆7顶端向外径向延伸并在端部安装有反光点5。
红外相机4拍摄图像获得虚拟现实头盔和手柄上的反光点形成标记点。
手持手柄2通过无线通信模块与控制器连接，虚拟现实头盔1与控制器有线连接，手持手柄2上设有按键6，按键6连接到控制器，按键1用于场景内的瞬移。
本发明的具体实施工作过程如下：
看房人穿上定制的背包(包括一个主机，无线投屏设备，充电电池等)，头上戴着带有标记点的头盔，手里拿着带有标记点的手柄，在4个摄像头对准的场地内行走。通过Unity3D软件建立一个虚拟的房间场景，看房人在现实中走动，头盔里看到的图像也会同步的进行变化。
头盔通过HDMI与USB线和背包小主机相连，手柄的无线接收器也连在小主机上。小主机有一个无线投屏的设备，将PC里的画面显示在大屏幕的电视上，让别人可以看到看房人看到的实时内容，以及方便操作。定位系统需要进行校准，确定定位空间的大小以及坐标轴。
准备好以后，看房人站在由4个红外摄像头对准的，可以进行空间定位的现实场景里。开启虚拟房产场景以后，看房人就可以看到他身处一个房间里，沿着手柄的指向会出现一个虚拟射线。虚拟射线具体实施是利用unity系统的Line Randerer线渲染器，生成一条射线，并编写shader脚本来使射线变更为红外光射线，再用C#脚本控制线的流动速度、宽度等参数，并指到碰撞体就停止。
当虚拟射线指向家具时，按下按键，会出现家具的参数介绍，在unity中，射线可以和场景中的碰撞体产生碰撞。射线可以获取到碰撞物体的一些信息，所以当虚拟射线碰到家具时，按下按键，就可以调用家具身上的脚本，使家具的一些详细信息显示出来，移开以后，触发效果效果消失，介绍也会消失。
虚拟射线指向地面时，按下按键，看房人可瞬移至指向的地点。同理，地面上的碰撞体拥有不同的tag，射线检测到不同的tag会调用不同的脚本，当tag是地面时，按下按键，会触发瞬移的脚本。
虚拟射线获取射线与地面的碰撞点的位置信息，将看房人瞬移至当前的位置。该功能是通过上述的红外指向功能，当红外指向unity中特定的Layer层时，会获取到该点的位置信息，看房人按下手柄上的特定键值时，虚拟场景中的人物的位置信息就会被指向点的位置信息所赋值保留Y轴的值，确保人物高度不变，这样虚拟场景中的人物就会瞬移到刚才指向的点。
计算瞬移前的位置和碰撞点位置的向量使定位系统的原点和虚拟边界的中心点移动该位移，这样看房人可以在整个虚拟房间内进行漫游。看房人也可以自己在现实场景中行走，对应虚拟房间里的看房人也会同样在虚拟房间里行走，比例是一比一。
人在现实中行走以后，定位系统会通过检测标记点的位置来获取一个空间的位置信息，这个位置信息会在一个外面的主机里进行处理，并以UDP广播的形式进行全网广播。背包迷你主机接收到该信息以后，会实时改变虚拟场景中人物的位置信息，达到同步的目的。当现实中，人走到边界时，在虚拟房间里会出现虚拟的墙，用来提示看房人快到边界了，不能继续往外走了。看房人进行瞬移以后，看房人与虚拟墙的相对位置并没有发生改变，所以无论瞬移几次，看房人都不会走出虚拟墙的范围。
虚拟围墙与现实中的移动区域范围一样大，看房人如果快要走出现实中的移动区域范围，就会进入unity中的触发器，触发器就会让虚拟围墙出现，提示看房人以免走出边缘撞到物体。如果看房人在虚拟场景里瞬移，围墙会自动计算出看房人之前位置于瞬移后的位置的对应向量，并让围墙的中心也移动同样的向量，保证看房人不会脱离出围墙的范围。

Claims (10)

1.一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位系统，包括穿戴在人身上的虚拟现实头盔(1)，虚拟现实头盔(1)内设有用于显示的显示屏幕，其特征在于：
虚拟现实头盔(1)上设有至少三个反光点(5)；
包括手持在真实人手上的手持手柄(2)，手持手柄(2)上设有至少三个反光点(5)，手持手柄内装有无线通信模块；
包括安装在移动区域四角的四个红外相机(3)，四个红外相机(3)朝向移动区域并覆盖整个移动区域；
包括背包主机(4)，背包主机(4)内装有控制器，控制器与虚拟现实头盔、手柄连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位系统，其特征在于：所述的虚拟现实头盔(1)上的反光点(5)直接贴在虚拟现实头盔的外壳上不同位置处，所述的手持手柄(2)上的反光点(5)通过支杆(7)固定安装，支杆底端固定在手柄外壳上，支杆(7)顶端向外径向延伸并在端部安装有反光点(5)。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位系统，其特征在于：所述的反光点(5)为涂覆有红外反光材质的点块。
4.根据权利要求1所述的一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位系统，其特征在于：所述的手持手柄(2)通过无线通信模块与控制器连接，虚拟现实头盔(1)与控制器有线连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位系统，其特征在于：所述的手持手柄(2)上设有按键(6)，按键(6)连接到控制器。
6.应用于权利要求1～5任一所述系统的一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位方法，其特征在于：真实人穿戴所述虚拟现实头盔(1)在移动区域内移动，红外相机拍摄图像捕捉到虚拟现实头盔(1)和手持手柄(2)上的反光点(5)，三个以上的反光点被记录成一个标记点，进而获得虚拟现实头盔和手持手柄各自的标记点以及标记点在空间中的位置信息和旋转信息，传输给背包主机中的控制器；控制器根据虚拟现实头盔和手柄各自在空间中的位置信息和旋转信息，发送虚拟现实呈现图像到头盔中的显示器，虚拟现实呈现图像中构建包含虚拟房间、看房人和虚拟手柄的虚拟看房场景，以虚拟现实头盔的位置信息和旋转信息作为虚拟现实呈现图像中看房人的位置信息和旋转信息，以手持手柄的位置信息和旋转信息作为虚拟现实呈现图像中虚拟手柄的位置信息和旋转信息，在虚拟看房场景对虚拟手柄投射一束虚拟射线，虚拟射线与手持手柄的朝向相同。
7.根据权利要求6所述的一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位方法，其特征在于：所述手持手柄按键按下后，将看房人的位置用所述虚拟射线投射到虚拟房间中地面或者墙面的交点所投影到虚拟房间中地面的位置进行赋值，使得看房人在虚拟看房场景中瞬间移动到虚拟射线所指向的地点。
8.根据权利要求7所述的一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位方法，其特征在于：所述的赋值仅对虚拟看房场景中的看房人的水平位置进行赋值。
9.根据权利要求6所述的一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位方法，其特征在于：所述虚拟看房场景中构建与移动区域边缘相吻合的虚拟围墙，真实人在移动区域中的相对位置与看房人在虚拟围墙内的相对位置保持相同；并且在虚拟看房场景构建触发器，当真实人与移动区域边缘之间距离在安全距离阈值范围内时，通过触发器触发虚拟围墙进行显示，呈现到虚拟看房场景中。
10.根据权利要求6所述的一种用于虚拟看房的虚拟现实空间移动定位方法，其特征在于：所述的红外相机拍摄前对虚拟现实头盔、手持手柄和移动区域进行标定，使得虚拟看房场景中的人、虚拟手柄、虚拟围墙分别与虚拟现实头盔、手持手柄和移动区域相对应吻合。
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