CN108108027A - 基于过山车的虚拟现实方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于过山车的虚拟现实方法，所述过山车具有至少一部沿路径移动并且容纳至少一名乘客的车辆，通过测定工具获取所述车辆单一行程的行车总时长以及所述车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据；制作播放时长与所述行车总时长时长一致的虚拟现实影片，建立相同时间段内对应的所述角度值变化数据与所述虚拟现实影片中图像帧的关联；根据所述角度值变化数据对所述虚拟现实影片的图像帧播放视角进行角度值反方向补正。本发明通过车辆角度值变化数据对虚拟现实影片的图像帧的播放视角进行角度值补正，可消除过山车在运行过程中的转动对虚拟现实影片播放视角的影响，保证用户乘坐过山车的虚拟现实体验。
Description
技术领域
本发明涉及3D技术领域，具体涉及基于过山车的虚拟现实方法及系统。
背景技术
虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的仿真系统。它利用软件生成一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的模拟环境，并使用户沉浸到该环境中，使其产生身临其境的感觉。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能等方面；模拟环境是由软件生成的实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除软件图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、运动等感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、或其他人体行为动作，由软件来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。在传统虚拟现实技术中，仅通过跟踪虚拟现实设备的角速度来进行虚拟现实影片播放视角的调整，以此给予用户身临其境的感受。然而，当用户在乘坐过山车进行虚拟现实体验的过程中，过山车运行过程中的角度变化会带动虚拟现实设备旋转，从而导致非用户行为动作产生的虚拟现实影片播放视角调整。极大地影响用户乘坐过山车的虚拟现实体验效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于过山车的虚拟现实方法及系统，能够克服现有虚拟现实技术在播放虚拟现实影片过程中，虚拟现实影片的播放视角会因为过山车的转动而无意识地旋转,影响虚拟现实体验的缺点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
基于过山车的虚拟现实方法，所述过山车具有至少一部沿路径移动并且容纳至少一名乘客的车辆，包括：
通过测定工具获取所述车辆单一行程的行车总时长以及所述车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据；
制作播放时长与所述行车总时长时长一致的虚拟现实影片，
建立相同时间段内对应的所述角度值变化数据与所述虚拟现实影片中图像帧的关联；
根据所述角度值变化数据对所述虚拟现实影片的图像帧播放视角进行角度值反方向补正。
进一步地，还包括：
所述乘客通过移动终端获取补正后的虚拟现实影片，
后台服务器获取到所述过山车的无线电信号发射器发射的启动信号后，控制所述移动终端进行所述虚拟现实影片的播放，所述虚拟现实影片通过头戴式显示器进行虚拟现实呈现。
进一步地，还包括：
通过固定在所述车辆上的测定工具实时获取所述车辆在所述路径上移动的角度值实时变化数据，并传输至后台服务器；
所述后台服务器根据所述角度值实时变化数据控制所述补正后的虚拟现实影片的播放进度。
进一步地，所述通过测定工具获取所述车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据，具体为：
预设所述测定工具的角度值数据采集频率；
通过固定在所述车辆上的测定工具实时获取所述车辆在所述路径上移动的过程中基于所述采集频率的角度值变化数据，生成所述对应时间的角度值变化数据，所述角度值为三维旋转角度值。
进一步地，所述通过测定工具获取所述车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据，具体为：
通过固定在所述车辆上的测定工具获取所述车辆在所述路径上移动的位置变化轨迹，
根据所述轨迹上任意两点的定位信息和时间差值计算所述车辆在两点之间对应时间的相对角度变化数据；
根据多个所述相对角度变化数据生成所述对应时间的角度变化数据。
相应地，本发明还公开了一种基于过山车的虚拟现实系统，所述过山车具有至少一部沿路径移动并且容纳至少一名乘客的车辆，包括：测定工具、虚拟现实影片生成模块、后台服务器、至少一个头戴式显示器和移动终端，所述测定工具固定安装在所述车辆上并与所述后台服务器无线连接，用于获取所述车辆单一行程的行车总时长以及所述车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据；所述虚拟现实影片生成模块用于生成与所述行车总时长时长一致的虚拟现实影片，并根据所述角度值变化数据对对应的图像帧的播放视角进行调整；所述后台服务器与所述移动终端无线连接，用于将所述虚拟现实影片传输至所述移动终端并根据所述角度值变化数据调整所述虚拟现实影片的播放进度；所述头戴式显示器与所述移动终端连接，通过所述头戴式显示器以虚拟现实的方式呈现所述虚拟现实影片。
进一步地，所述测定工具包括计时模块、无线通讯模块、处理器、陀螺仪和/或GPS定位模块。
本发明的有益效果在于：通过预先测定过山车运行过程中其车辆对应时间的角度变化数据，对制作完成的虚拟现实影片的播放视角进行反向的角度值补正。使得影片不跟随过山车的转动而转动，避免因此而导致的对乘客虚拟现实体验的影响。
附图说明
图1为本发明公开的基于过山车的虚拟现实方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的流程示意图；
图3为本发明公开的基于过山车的虚拟现实系统的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范的目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
本发明最关键的构思在于：通过对虚拟现实影片的播放视角进行补正，防止虚拟现实影片在过山车运行过程中其图像帧的播放视角跟随过山车的转动而转动。
请参照图1和图2，本发明公开的基于过山车的虚拟现实方法，所述过山车具有至少一部沿路径移动并且容纳至少一名乘客的车辆，包括：
通过测定工具获取所述车辆单一行程的行车总时长以及所述车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据；
制作播放时长与所述行车总时长时长一致的虚拟现实影片，
建立相同时间段内对应的所述角度值变化数据与所述虚拟现实影片中图像帧的关联；
根据所述角度值变化数据对所述虚拟现实影片的图像帧播放视角进行角度值反方向补正。
可知，在现有技术中，制作虚拟现实影片多采用左摄像机和右摄像机进行左眼影片以及右眼影片的拍摄，然后通过全景立体摄像机组进行影片的制作。而在影片的播放过程中，通过手机或者虚拟现实设备的传感器来感知使用者头部的旋转来控制影片播放角度的旋转。本发明通过测定工具获取过山车车辆在单一行程中的行车总时长以及其运行过程中对应时间的角度值变化数据，从而根据对应时间的角度值变化数据对制作完成的虚拟现实影片的图像帧进行反向的角度值补正。使得虚拟现实影片在播放时不跟随过山车的转动而转动。可排除过山车转动对用户进行虚拟现实体验的影响。
进一步地，还包括：
所述乘客通过移动终端获取补正后的虚拟现实影片，
后台服务器获取到所述过山车的无线电信号发射器发射的启动信号后，控制所述移动终端进行所述虚拟现实影片的播放，所述虚拟现实影片通过头戴式显示器进行虚拟现实呈现。
可知，通过获取过山车启动时无线电信号发射器发射的信号，进而通过后台服务器控制乘客移动终端中虚拟现实影片的播放。可使得过山车的启动时机与虚拟现实影片的播放时机同步，达到同时启动的目的。其中，根据头戴式显示器的型号不同，移动终端可固定设置在头戴式显示器的壳体中或者通过特定的卡合装置将移动终端牢固地卡合在头戴式显示器的壳体内，也可以通过有线连接或无线连接的方式进行移动终端与头戴式显示器之间虚拟现实信息的传输。其中，移动终端可由过山车的经营者提供，也可以使用乘客自身携带的移动终端，从而降低过山车经营者的运营成本。
进一步地，还包括：
通过固定在所述车辆上的测定工具实时获取所述车辆在所述路径上移动的角度值实时变化数据，并传输至后台服务器；
所述后台服务器根据所述角度值实时变化数据控制所述补正后的虚拟现实影片的播放进度。
可知，在实际过山车的运营过程中，由于搭乘过山车人员体重、环境风速等外界因素的影响，都会造成过山车车辆单一行程行车总时长的波动。然而，因为过山车车辆运行的轨道是不变的，其在固定轨道中运行的角度值变化数据是一致的。因此，通过实时获取车辆运行过程中角度值的实时变化数据，进而通过预设的相同时间段内对应的角度值变化数据与虚拟现实影片中图像帧的关联，来控制虚拟现实影片的播放进度。可以使得虚拟现实影片的播放进度与过山车车辆运行的角度值变化精准同步，不受车辆行车时长的影响。增强用户在过山车中使用虚拟现实技术的体验。
进一步地，所述通过测定工具获取所述车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据，具体为：
预设所述测定工具的角度值数据采集频率；
通过固定在所述车辆上的测定工具实时获取所述车辆在所述路径上移动的过程中基于所述采集频率的角度值变化数据，生成所述对应时间的角度值变化数据，所述角度值为三维旋转角度值。
可知，通过预设角度采集频率，并在车辆运行过程中对车辆的角度值进行实时测量，即可获取到车辆在运行过程中对应时间的角度值变化数据。
进一步地，所述通过测定工具获取所述车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据，具体为：
通过固定在所述车辆上的测定工具获取所述车辆在所述路径上移动的位置变化轨迹，
根据所述轨迹上任意两点的定位信息和时间差值计算所述车辆在两点之间对应时间的相对角度变化数据；
根据多个所述相对角度变化数据生成所述对应时间的角度变化数据。
可知，通过测定工具获取车辆在运行过程中的运行轨迹，即运行过程中车辆对应时间的定位信息。进而通过轨迹中任意两点的定位信息以及时间的差值，即可计算出两点之间对应时间的相对角度变化数据，进而生成车辆运行过程中对应时间的角度变化数据。优选地，可根据两点之间相对角度变化值来确定相对角度变化数据的生成频率。例如，当车辆处于直线滑行路段，其角度值变化较小，则只生成直线路段两个端点以及中点之间角度值变化数据；而在车辆经过大幅弯道时，其角度值变化较大，则加大角度变化数据的采集密度。如此，可降低后续后台服务器对车辆运行实时角度变化值与虚拟现实影片进行同步的运行压力的同时，保证虚拟现实影片与车辆运行实时角度变化值同步的精准性。
请参照图3，相应地，本发明还公开了一种基于过山车的虚拟现实系统，所述过山车具有至少一部沿路径移动并且容纳至少一名乘客的车辆，包括：测定工具、虚拟现实影片生成模块、后台服务器、至少一个头戴式显示器和移动终端，所述测定工具固定安装在所述车辆上并与所述后台服务器无线连接，用于获取所述车辆单一行程的行车总时长以及所述车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据；所述虚拟现实影片生成模块用于生成与所述行车总时长时长一致的虚拟现实影片，并根据所述角度值变化数据对对应的图像帧的播放视角进行调整；所述后台服务器与所述移动终端无线连接，用于将所述虚拟现实影片传输至所述移动终端并根据所述角度值变化数据调整所述虚拟现实影片的播放进度；所述头戴式显示器与所述移动终端连接，通过所述头戴式显示器以虚拟现实的方式呈现所述虚拟现实影片。
进一步地，所述测定工具包括计时模块、无线通讯模块、处理器、陀螺仪和/或GPS定位模块。
实施例
请参照图1至图3，本实施例提供一基于过山车的虚拟现实方法的具体实施场景，包括：
首先，在过山车的车辆上固定安装测定工具，该测定工具包括计时模块、无线通讯模块、陀螺仪。安装完毕后，启动过山车，通过计时模块获取车辆单一行程的行车总时长，优选地，对车辆空车状态、不同载重状态对应的行车总时长进行多次测量，取均值作为车辆单一行程的行车总时长。通过陀螺仪以一定的采集频率获取车辆运行过程中的角度值变化数据，进而通过处理器生成车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据。需要说明的是，通过带有GPS定位功能的测定工具，获取车辆在行车过程中的行车轨迹，根据轨迹上任意两点的定位信息以及时间差值计算车辆在两点之间对应时间的相对角度变化数据。根据多个相对角度变化数据生成对应时间的角度变化数据。也可达到获取车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据的目的。
然后，根据测量所得车辆单一行程的行车总时长，制作播放时长与行车总时长时长一致的虚拟现实影片。其中，虚拟现实影片的制作可通过将影片画面使用左右眼错位2路显示，使用多台投影仪分别投影这2路画面，通过偏正镜片分别投射到屏幕上。制作方法在现有技术中有详尽的描述，在此不做赘述。优选地，可根据对应时间的角度值变化数据进行虚拟现实影片的制作。例如，根据连续小幅弯道对应的角度变化值，在该角度变化值对应的时间段内的虚拟现实影片制作成连续的大幅弯道。以更夸张的影像表达方式来增强用户使用虚拟现实技术的体验感。
虚拟现实影片制作完毕后，建立相同时间段内对应的角度值变化数据与虚拟现实影片中图像帧的关联。其中，根据影片的制作不同，在播放过程中其帧率是不相同的，即每秒所播放的图片帧数不同。因此，在此不对图像的帧数进行限制。优选地，建立每一帧图像与对应时间的角度值变化数据的关联。如此，可最大程度地保证虚拟现实影片与车辆运行过程中角度值实时变化同步的精准性，提高用户体验。同时，可增强后续根据角度值变化数据进行图像帧进行播放视角调整的角度补正效果。
最后，根据角度值变化数据对虚拟现实影片的图像帧的播放视角进行角度值反向补正。根据角度值的变化数据，对与其关联的相同时段内对应的虚拟现实影片中图像帧的播放视角进行角度值反向补正。可以使得影片的播放不跟随车辆的旋转而旋转。即便是车辆朝下的情况下，影片的播放视角仍然是与车辆发车时的播放视角一致。
虚拟现实影片图像帧的播放视角补正完成后，乘客可通过移动终端接收后台服务器传输的虚拟现实影片，并通过头戴式显示器以虚拟现实的方式进行呈现。其中，根据头戴式显示器的型号不同，移动终端可固定设置在头戴式显示器的壳体中或者通过特定的卡合装置将移动终端牢固地卡合在头戴式显示器的壳体内，也可以通过有线连接或无线连接的方式进行移动终端与头戴式显示器之间虚拟现实信息的传输。其中，移动终端可由过山车的经营者提供，也可以使用乘客自身携带的移动终端，从而降低过山车经营者的运营成本。
后台服务器在获取到过山车发车时无线电信号发射器发射的启动信号后，控制移动终端进行虚拟现实影片的播放。以此达到虚拟现实影片的播放时机与过山车发车时机同步的目的。
过山车运行过程中，通过测定工具实时获取车辆在路径上移动的角度值实时变化数据，并传输至后台服务器。进而后台服务器可通过预设的相同时间段内对应的角度值变化数据与虚拟现实影片中图像帧的关联，来控制虚拟现实影片的播放进度。可以使得虚拟现实影片的播放进度与过山车车辆运行的角度值变化精准同步，不受车辆行车时长的影响。增强用户在过山车中使用虚拟现实技术的体验。
本发明的基于过山车的虚拟现实方法及系统与现有技术相比，能够避免虚拟现实影片在过山车运行过程中其图像帧的播放视角跟随过山车的转动而转动，进而消除过山车转动对用户乘坐过山车时的虚拟现实体验的影响。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.基于过山车的虚拟现实方法，所述过山车具有至少一部沿路径移动并且容纳至少一名乘客的车辆，其特征在于，包括：
通过测定工具获取所述车辆单一行程的行车总时长以及所述车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据；
制作播放时长与所述行车总时长时长一致的虚拟现实影片，
建立相同时间段内对应的所述角度值变化数据与所述虚拟现实影片中图像帧的关联；
根据所述角度值变化数据对所述虚拟现实影片的图像帧播放视角进行角度值反方向补正。
2.如权利要求1所述的基于过山车的虚拟现实方法，其特征在于，还包括：
所述乘客通过移动终端获取补正后的虚拟现实影片，
后台服务器获取到所述过山车的无线电信号发射器发射的启动信号后，控制所述移动终端进行所述虚拟现实影片的播放，所述虚拟现实影片通过头戴式显示器进行虚拟现实呈现。
3.如权利要求2所述的基于过山车的虚拟现实方法，其特征在于，还包括：
通过固定在所述车辆上的测定工具实时获取所述车辆在所述路径上移动的角度值实时变化数据，并传输至后台服务器；
所述后台服务器根据所述角度值实时变化数据控制所述补正后的虚拟现实影片的播放进度。
4.如权利要求1所述的基于过山车的虚拟现实方法，其特征在于，所述通过测定工具获取所述车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据，具体为：
预设所述测定工具的角度值数据采集频率；
通过固定在所述车辆上的测定工具实时获取所述车辆在所述路径上移动的过程中基于所述采集频率的角度值变化数据，生成所述对应时间的角度值变化数据，所述角度值为三维旋转角度值。
5.如权利要求1所述的基于过山车的虚拟现实方法，其特征在于，所述通过测定工具获取所述车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据，具体为：
通过固定在所述车辆上的测定工具获取所述车辆在所述路径上移动的位置变化轨迹，
根据所述轨迹上任意两点的定位信息和时间差值计算所述车辆在两点之间对应时间的相对角度变化数据；
根据多个所述相对角度变化数据生成所述对应时间的角度变化数据。
6.基于过山车的虚拟现实系统，所述过山车具有至少一部沿路径移动并且容纳至少一名乘客的车辆，其特征在于，包括：测定工具、虚拟现实影片生成模块、后台服务器、至少一个头戴式显示器和移动终端，所述测定工具固定安装在所述车辆上并与所述后台服务器无线连接，用于获取所述车辆单一行程的行车总时长以及所述车辆运行过程中对应时间的角度值变化数据；所述虚拟现实影片生成模块用于生成与所述行车总时长时长一致的虚拟现实影片，并根据所述角度值变化数据对对应的图像帧的播放视角进行调整；所述后台服务器与所述移动终端无线连接，用于将所述虚拟现实影片传输至所述移动终端并根据所述角度值变化数据调整所述虚拟现实影片的播放进度；所述头戴式显示器与所述移动终端连接，通过所述头戴式显示器以虚拟现实的方式呈现所述虚拟现实影片。
7.如权利要求6所述的基于过山车的虚拟现实系统，其特征在于：所述测定工具包括计时模块、无线通讯模块、处理器、陀螺仪和/或GPS定位模块。
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