CN107050855B - 一种带vr眼镜的无轨观览车 - Google Patents

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Abstract

一种带VR眼镜的无轨观览车，利用了无轨车自有的定位数据，使得VR眼镜在空间内的定位不需借助其他第三方设备，并且无轨观览车所用的标志点定位系统的定位范围没有限制，因此扩展了VR眼镜的交互范围，实现在行走式游乐设备上应用VR眼镜的大范围交互需要，增强了这类项目的趣味性；其次由无轨车的定位技术可知在这种定位方式下，定位范围大大增加，可实现在VR虚拟场景内的真实走动，体感更佳，能实现VR眼镜与移动式游乐设备结合时的交互问题，节约成本，让用户拥有更好的体验，因此本发明的结构更合理、通过解决VR眼镜大范围移定位问题提高了游乐观览车的体验效果。

Description

一种带VR眼镜的无轨观览车
技术领域
本发明涉及一种无轨车游乐设备，尤其是指带VR眼镜的无轨观览车。
背景技术
近年来，虚拟现实（Virtual Reality,VR）技术的应用越来越广，特别是在娱乐产业中得到了大力的发展，开发出很多VR眼镜产品，如Oculus、HTC、Samsung等品牌。除主要用于观看VR全景影片外，VR眼镜也能实现某些交互功能，最简单的如在眼镜侧边设置一个按钮，通过触摸或按压这个按钮实现游戏内的射击等动作；复杂一点的如HTC的VIVE产品，应用了激光扫描定位技术，通过对角布置的两颗激光传感器识别佩戴者佩戴的机身上的位置追踪传感器从而获得位置和方向信息，实现对VR眼镜在空间中的定位，从而使得玩家在现实中行走时，也能体现到虚拟场景中，增强体验。但目前这些交互方式都有一个明显的缺点，就是定位范围有限，玩家不能大范围移动，如HTC VIVE只能实现约4.5m×4.5m的空间定位。若想把VR眼镜与现有游乐设备结合，而且能实现玩家与游戏内容交互，需要解决VR眼镜的大范围移动定位问题。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提出了一种结构更合理、通过解决VR眼镜大范围移定位问题来提高用户体验效果的无轨观览车。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种带VR眼镜的无轨观览车，包括VR眼镜、无轨观览车、空间定位系统、以及安装在观览车车体上的车载演出系统和交互设备，其中：
所述车载演出系统同时与该空间定位系统、交互设备和VR眼镜连接；
所述空间定位系统包括安装在观览车车体上的红外摄像头和 DSP接口板、以及多块设在观览车行进空间上方的标志板；在所述标志板上设有多个标志点，在每个标志点上安装有单个或多个排列成直线的红外灯珠，除首尾标志点外，相邻标志点之间的距离相同，且小于首尾标志点之间的距离；相邻标志板的最近标志点之间的距离大于每块标志板的首尾标志点之间的距离；所述红外摄像头固定在无轨车观览车的车体上并且朝向标志板；所述DSP接口板是带DSP芯片的PCB板，其与该红外摄像头连接。
在对上述带VR眼镜的无轨观览车的改进方案中，在所述红外摄像头前加装滤光片。
与现有技术相比，本发明的有益效果：它利用了无轨车自有的定位数据，使得VR眼镜在空间内的定位不需借助其他第三方设备，并且无轨观览车所用的标志点定位系统的定位范围没有限制，因此扩展了VR眼镜的交互范围，实现在行走式游乐设备上应用VR眼镜的大范围交互需要，增强了这类项目的趣味性；其次由无轨车的定位技术可知在这种定位方式下，定位范围大大增加，可实现在VR虚拟场景内的真实走动，体感更佳，能实现VR眼镜与移动式游乐设备结合时的交互问题，节约成本，让用户拥有更好的体验，因此本发明的结构更合理、通过解决VR眼镜大范围移定位问题提高了游乐观览车的体验效果。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：
【附图说明】
图1 是本发明实施例的无轨观览车的样车结构示意图；
图2 是本发明的原理方框图；
图3 是本发明实施例的总体布局结构示意图；
图4是本发明实施例的标志板示意图；
图5是单像空间后方交会示意图。
【具体实施方式】
一种带VR眼镜的无轨观览车，如图1至4所示，包括VR眼镜1、无轨观览车2、空间定位系统5、以及安装在观览车车体上的车载演出系统3和交互设备4，其中：
所述车载演出系统3同时与该空间定位系统5、交互设备4和VR眼镜1连接；
所述空间定位系统5包括安装在观览车车体上的红外摄像头51和 DSP接口板、以及多块设在观览车行进空间上方的标志板52；在所述标志板52上设有多个标志点521，在每个标志点521上安装有单个或多个排列成直线的红外灯珠，除首尾标志点外，相邻标志点之间的距离相同，且小于首尾标志点之间的距离；相邻标志板的最近标志点之间的距离大于每块标志板52的首尾标志点之间的距离；所述红外摄像头51固定在无轨车观览车的车体上并且朝向标志板；所述DSP接口板是带DSP芯片的PCB板，其与该红外摄像头51连接。
观览车上的车载演出系统3和交互设备4（如射击枪等）是当前带VR眼镜的设备所常用到的设备，在此不再详述。应用时，车载演出系统3同时接收来自标志点空间定位系统5的车体在空间定位坐标和朝向、交互设备4发来的姿态数据以及VR眼镜1的姿态数据，在车载演出系统3内，游戏引擎通过处理这些位置数据确定在VR影片中游戏角色在虚拟场景中的位置与交互方向，再把实时图像显示在VR眼镜1当中。
由于无轨观览车所用的空间定位系统5的定位范围没有限制，因此扩展了VR眼镜的交互范围，实现在行走式游乐设备上应用VR眼镜的大范围交互需要，增强了这类项目的趣味性，且由于VR交互的定位系统沿用于无轨车自身的定位系统，节省了成本，因此本发明的结构更合理、通过解决VR眼镜大范围移定位问题来提高用户体验的效果。
如图4所示，在所述标志板52上设有多个标志点521（在此，所有标志点排列成n型），在每个标志点521上安装有单个或多个红外灯珠，其中单个灯珠代表编码“0”，多个排列成直线的红外灯珠代表编码“1”，沿n型排列按顺序组合成一个二进制编码00010100，于是如图4示意的标志板的编码为0x14。另一方面，红外摄像头51固定在无轨观览车2的车体上，摄像头前通常会加装滤光片来去除可见光的干扰，摄像头连接到一块DSP接口板（是以DSP芯片为核心的PCB板）上，该接口板上运行整套图像处理以及后方交会算法，DSP接口板是一种常见的数字信号处理板，在此不再详述。应用时，小车在空间中行走，摄像头对着正上方的标志板52进行拍摄，如图3所示。拍摄得到一张至少包含一块完整标志板的后，DSP接口板内的图像处理程序会先判断出图像中有多少个光斑并找到他们的中心坐标（对应标志板上的标志点红外LED灯珠），然后通过聚类算法根据光斑与光斑之间的中心距离判断出哪些光斑属于同一块标志板以及相互之间的排列顺序，由光斑的相对大小可以判断出是点状光斑还是线状光斑从而判定出该位标志点是“0”还是“1”，至此一块标志板上的编码可以完整得出，通过查表即可得出此标志板上各标志点的空间物理坐标；结合标志点的空间物理坐标、图像坐标、摄像头参数等，应用单像后方交会原理算法即可得出摄像头的外方位元素，亦即摄像头所在空间物理坐标以及姿态。由于摄像头是固定在车体上的，因此摄像头与车体中心的几何关系也是固定的，可以推出只要获得摄像头的空间物理坐标，则车体的空间物理坐标可以通过固定的几何关系转换得到，从而观览车的空间位置。观览车获得车体的位置后，车载的控制系统根据所得车体坐标以及预编程的行进轨迹数据，评估车体与设计轨迹的偏离程度，根据这个偏离程度选取合适的控制算法引导无轨车沿着预定轨迹行走。车载的控制系统的比较，可以采用工业PLC还是工控PC机或其他等。由上可以看出，本发明是在无轨车设备上安装摄像头，然后在行进空间上方安装标志点，通过拍摄标志点来对无轨车进行定位导航，应用这种方式不需再于地下埋设电缆，无轨车的行进轨迹规划更加灵活，定位系统成本更加低廉，且易于对行进轨迹进行修改，有利于对项目进行改造。
图5所示为单像空间后方交会原理，已广泛应用于物理空间领域，在此不再详述。
尽管参照上面实施例详细说明了本发明，但是通过本公开对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离所述的权利要求限定的本发明的原理及精神范围的情况下，可对本发明做出各种变化或修改。因此，本公开实施例的详细描述仅用来解释，而不是用来限制本发明，而是由权利要求的内容限定保护的范围。

Claims (2)

1.一种带VR眼镜的无轨观览车，其特征在于，包括VR眼镜（1）、无轨观览车（2）、空间定位系统（5）、以及安装在观览车车体上的车载演出系统（3）和交互设备（4），其中：所述车载演出系统（3）同时与该空间定位系统（5）、交互设备（4）和VR眼镜（1）连接；所述空间定位系统（5）包括安装在观览车车体上的红外摄像头（51）和 DSP接口板、以及多块设在观览车行进空间上方的标志板（52）；在所述标志板（52）上设有多个标志点（521），在每个标志点（521）上安装有单个或多个排列成直线的红外灯珠，除首尾标志点外，相邻标志点之间的距离相同，且小于首尾标志点之间的距离；相邻标志板的最近标志点之间的距离大于每块标志板（52）的首尾标志点之间的距离；所述红外摄像头（51）固定在无轨车观览车的车体上并且朝向标志板；所述DSP接口板是带DSP芯片的PCB板，其与该红外摄像头（51）连接；其中单个灯珠代表编码“0”，多个排列成直线的红外灯珠代表编码“1”，沿n型排列按顺序组合成一个二进制编码00010100；拍摄得到一张至少包含一块完整标志板的后，DSP接口板内的图像处理程序会先判断出图像中有多少个光斑并找到他们的中心坐标，中心坐标对应标志板上的标志点红外LED灯珠；然后通过聚类算法根据光斑与光斑之间的中心距离判断出哪些光斑属于同一块标志板以及相互之间的排列顺序，由光斑的相对大小可以判断出是点状光斑还是线状光斑从而判定出该位标志点是“0”还是“1”，至此一块标志板上的编码可以完整得出，通过查表即可得出此标志板上各标志点的空间物理坐标；结合标志点的空间物理坐标、图像坐标、摄像头参数，应用单像后方交会原理算法即可得出摄像头的外方位元素，亦即摄像头所在空间物理坐标以及姿态；车体的空间物理坐标可以通过固定的几何关系转换得到。
2.根据权利要求1所述的带VR眼镜的无轨观览车，其特征在于，在所述红外摄像头（51）前加装滤光片。
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