CN108693955A - 基于虚拟现实的潜水培训方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于虚拟现实的潜水培训方法和装置。该潜水培训方法通过实时获取用户的姿势变化，然后，根据姿势变化获取对应的目标景观三维模型，再根据该目标景观三维模型呈现对应的场景、以及生成对应的压力。该方案通过虚拟现实使用户进行潜水培训，避免了安全隐患，提高了培训的真实度和学习效率，且实施的成本低廉。

Description

基于虚拟现实的潜水培训方法和装置

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实的潜水培训方法和装置。

背景技术

VR(Virtual Reality，即虚拟现实，也称灵境技术或人工环境)是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域。它利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境。使用者只要戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备就可以感受到真实的视、听、嗅觉等感觉。或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会。VR是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，VR在技术思想上有了质的飞跃。

现实生活中，很多用户不会潜水。由于初学者直接到海里潜水存在安全隐患，转而更多的用户前往到大型的潜水场地进行潜水练习。因用户量过多，则需要更多的空间来建设潜水场地，造成空间资源占用过大，实施成本也相对较高。

发明内容

本发明实施例提供一种基于虚拟现实的潜水培训方法和装置，可以避免安全隐患，提高培训的真实度和学习效率，且实施的成本低廉。

本发明实施例提供了一种基于虚拟现实的潜水培训方法，包括：

实时获取用户的姿势变化；

根据所述姿势变化获取对应的目标景观三维模型；

根据所述目标景观三维模型呈现对应的场景、以及生成对应的压力。

在一些实施例中，根据所述姿势变化获取对应的目标景观三维模型的步骤包括：

从所述姿势变化中获取肢体摆动轨迹；

解析所述摆动轨迹以确定对应的方向信息以及力度信息；

根据所述方向信息和力度信息获取对应的目标景观三维模型。

在一些实施例中，根据所述方向信息和力度信息获取对应的目标景观三维模型的步骤包括：

根据所述方向信息和力度信息计算所述用户对应在虚拟水域中游动的虚拟速度；

根据所述虚拟速度获取对应的目标景观三维模型。

在一些实施例中，根据所述目标景观三维模型呈现对应的场景、以及生成对应的压力的步骤包括：

确定所述目标景观三维模型在虚拟水域中的位置信息；

根据所述位置信息确定所述用户在所述虚拟水域中所潜的虚拟深度；

根据所述虚拟深度呈现对应的场景、以及生成对应的压力。

在一些实施例中，根据所述虚拟深度生成对应的压力的步骤包括：

获取所述虚拟深度对应的压强信息；

根据所述压强信息对生成对应的压力。

在一些实施例中，所述景观三维模型包括生物以及非生物的三维模型。

相应地，本发明实施例提供了一种基于虚拟现实的潜水培训装置，包括：

姿势获取模块，用于实时获取用户的姿势变化；

模型获取模块，用于根据所述姿势变化获取对应的目标景观三维模型；

处理模块，用于根据所述目标景观三维模型呈现对应的场景、以及生成对应的压力。

在一些实施例中，所述模型获取模块包括：

轨迹获取单元，用于从所述姿势变化中获取肢体摆动轨迹；

轨迹解析单元，用于解析所述摆动轨迹以确定对应的方向信息以及力度信息；

模型获取单元，用于根据所述方向信息和力度信息获取对应的目标景观三维模型。

在一些实施例中，所述模型获取单元用于：

根据所述方向信息和力度信息计算所述用户对应在虚拟水域中游动的虚拟速度；根据所述虚拟速度获取对应的目标景观三维模型。

所述处理模块包括：

位置确定单元，用于确定所述目标景观三维模型在虚拟水域中的位置信息；

深度确定单元，用于根据所述位置信息确定所述用户在所述虚拟水域中所潜的虚拟深度；

处理单元，用于根据所述虚拟深度呈现对应的场景、以及生成对应的压力。

本发明实施例提供的基于虚拟现实的潜水培训方法，通过实时获取用户的姿势变化，然后，根据姿势变化获取对应的目标景观三维模型，再根据该目标景观三维模型呈现对应的场景、以及生成对应的压力。该方案可以该方案通过虚拟现实使用户进行潜水培训，避免了安全隐患，提高了培训的真实度和学习效率，且实施的成本低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于虚拟现实的潜水培训方法的一种流程示意图。

图2是本发明实施例提供的基于虚拟现实的潜水培训方法的另一种流程示意图。

图3是本发明实施例提供的基于虚拟现实的潜水培训系统的一种应用场景示意图。

图4是本发明实施例提供的基于虚拟现实的潜水培训装置的一种结构示意图。

图5是本发明实施例提供的基于虚拟现实的潜水培训装置的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本专利文档中，下文论述的附图以及用来描述本发明公开的原理的各实施例仅用于说明，而不应解释为限制本发明公开的范围。所属领域的技术人员将理解，本发明的原理可在任何适当布置的系统中实施。将详细说明示例性实施方式，在附图中示出了这些实施方式的实例。此外，将参考附图详细描述根据示例性实施例的终端。附图中的相同附图标号指代相同的元件。

本发明说明书中使用的术语仅用来描述特定实施方式，而并不意图显示本发明的概念。除非上下文中有明确不同的意义，否则，以单数形式使用的表达涵盖复数形式的表达。在本发明说明书中，应理解，诸如“包括”、“具有”以及“含有”等术语意图说明存在本发明说明书中揭示的特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性，而并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性。附图中的相同参考标号指代相同部分。

本发明实施例提供一种基于虚拟现实的潜水培训方法和装置。以下将分别进行详细说明。

在一优选实施例中，提供一种基于虚拟现实的潜水培训方法，如图1所示，流程可以如下：

101、实时获取用户的姿势变化。

本实施例中，姿势变化可以包括用户外部身体结构的姿势变化。比如，四肢的姿势变化、头部的姿势变化等等。

实际应用中，用户可以穿戴虚拟现实设备，如数据手套、数据衣、虚拟现实头盔、数据鞋以及数据手环等。通过这些虚拟现实设备，便可实时捕捉用户姿势、动作，以获取用户的姿势变化。

102、根据该姿势变化获取对应的目标景观三维模型。

具体地，可以对姿势变化进行解析，获取对应的参数信息。根据该参数信息确定相对应的目标景观三维模型。

本发明实施例中，景观三维模型可以存储在模型数据库中。而该模型数据库可以建立在终端或者服务器相应的存储区内。

在一些实施方式中，该景观三维模型可以包括生物以及非生物的三维模型。比如，该景观三维模型可以为鱼群三维模型、珊瑚三维模型以及火山三维模型等等。

103、根据该目标景观三维模型呈现对应的场景、以及生成对应的压力。

具体地，可以基于该目标三维模型获取对应的原始场景，将该目标三维模型与原始场景进行融合，以得到对应的场景。然后，通过三维视觉显示设备(如大型投影系统CAVE)显示该对应的场景。用户可以通过佩戴的虚拟现实眼镜看到呈现出来的虚拟场景。

具体实施过程中，可以预先建立原始场景数据库，将构建好的多种海底场景存储在该原始场景数据库中，以便后期调用该数据库中的原始场景。

在一些实施方式中，可以预先建立景观三维模型与压力的对应关系，再根据对应关系确定该目标景观三维模型对应的压力。

比如，预先获取多个景观三维模型，以及设置多个压力参数值。然后，建立景观三维模型与压力参数值之间的多个压力参数值，并将该多个景观三维模型、多个压力参数值以及该多个压力参数值保存到映射关系集合中。其中，为了避免数据调用混乱，景观三维模型与压力参数值之间可一一对应。

因此，生成对应的压力时，便可根据该目标景观三维模型以及该映射关系集合，确定对应的压力参数值，并根据该压力参数值生成对应的压力。

由上可知，本发明实施例提供了一种基于虚拟现实的潜水培训方法，实时获取用户的姿势变化，然后，根据姿势变化获取对应的目标景观三维模型，再根据该目标景观三维模型呈现对应的场景、以及生成对应的压力。该方案通过虚拟现实使用户进行潜水培训，避免了安全隐患，提高了培训的真实度和学习效率，且实施的成本低廉。

在本发明又一实施例中，还提供又一种基于虚拟现实的潜水培训方法，如图2所示，流程可以如下：

201、实时获取用户的姿势变化。

本实施例中，姿势变化可以包括用户外部身体结构的姿势变化。比如，四肢的姿势变化、头部的姿势变化等等。

实际应用中，用户可以穿戴虚拟现实设备，如数据手套、数据衣、虚拟现实头盔、数据鞋以及数据手环等。通过这些虚拟现实设备，便可实时捕捉用户姿势、动作，以获取用户的姿势变化。

202、从该姿势变化中获取肢体摆动轨迹。

具体地，肢体摆动轨迹可指用户做游泳动作时，身体的摆动轨迹与四肢的摆动轨迹。比如，用户做蛙泳动作时，两臂在胸前对称下屈划动，两腿对称屈伸，获取两臂的划动轨迹和两腿的屈伸轨迹，以作为该用户的肢体摆动轨迹。

203、解析该摆动轨迹以确定对应的方向信息以及力度信息。

实际应用中，可以通过用户所穿的数据衣、数据手套以及数据鞋等设备，获取用户的各个部位的相关参数信息。从获取的参数信息中提取力度信息。通过解析摆动轨迹，得到摆动轨迹的起点、终点、角度等信息。然后，根据解析后的摆动轨迹，确定对应的方向信息。

204、根据获取的方向信息和力度信息计算用户对应在虚拟水域中游动的虚拟速度。

本实施例中，计算虚拟速度的方式可以有多种。可选地，基于作用力、阻力以及质量之间的关系，通过相关算法，可以根据该方向信息和力度信息，再获取到用户的速度，便可以确定该用户对应的虚拟速度。

比如，可以根据该方向信息确定用户在虚拟水域中的运动方向，然后，可以从该力度信息中提取用户在该运动方向上的作用力。再获取用户自身的重量。而对于阻力，由于用户并非真正处于水域中，因此，阻力可以由本领域技术人员或生产厂商进行设定。根据得到的作用力、阻力以及用户重量，便可以计算出对应在虚拟水域中游动的虚拟速度。

205、根据该虚拟速度获取对应的目标景观三维模型。

具体实施过程中，可根据虚拟速度的大小，调节目标景观三维模型的切换速度。为了方便实施，可以建立虚拟速度与目标景观三维模型之间的对应关系，根据对应关系获取与该虚拟速度获取对应的目标景观三维模型。

本发明实施例中，景观三维模型可以存储在模型数据库中。而该模型数据库可以建立在终端或者服务器相应的存储区内。

在一些实施方式中，该景观三维模型可以包括生物以及非生物的三维模型。比如，该景观三维模型可以为鱼群三维模型、珊瑚三维模型以及火山三维模型等等。

206、确定目标景观三维模型在虚拟水域中的位置信息。

在一些实施方式中，可以预先设定景观三维模型对应在虚拟水域中的位置，以得到该景观三维模型对应的位置信息。然后，将该位置信息与景观三维模型建立映射关系后，存储在数据库中。当需要确定目标景观三维模型在虚拟水域中的位置信息时，直接从数据库中获取即可。

207、根据该位置信息确定用户在虚拟水域中所潜的虚拟深度。

具体地，可建立位置信息与虚拟深度之剑的映射关系，然后，基于两者之间的映射关系，确定用户在虚拟水域中所潜的虚拟深度。

208、根据该虚拟深度呈现对应的场景、以及生成对应的压力。

具体地，可以基于该目标三维模型获取对应的原始场景，将该目标三维模型与原始场景进行融合，以得到对应的场景。然后，通过三维视觉显示设备显示该对应的场景。用户可以通过佩戴的虚拟现实眼镜看到呈现出来的虚拟场景。

具体实施过程中，可以预先建立原始场景数据库，将构建好的多种海底场景存储在该原始场景数据库中，以便后期调用该数据库中的原始场景。其中，原始场景可以包括水、尘埃等物质，以及一些微生物。

一般地，在海洋中的生物和非生物会随着海的深度而变化。越往下生物的体积越大，海水带来的压力也越大。因此，为了提升培训的真实性，随着用户在虚拟水域中的潜水深度，相应的水压也需随之变化。

在一些实施方式中，可选地，可预先建立景观三维模型与压力的对应关系，再根据对应关系确定该目标景观三维模型对应的压力。

比如，预先获取多个景观三维模型，以及设置多个压力参数值。然后，建立景观三维模型与压力参数值之间的多个压力参数值，并将该多个景观三维模型、多个压力参数值以及该多个压力参数值保存到映射关系集合中。其中，为了避免数据调用混乱，景观三维模型与压力参数值之间可一一对应。

在一些实施方式中，可选地，可以根据大数据统计结果，估算出不同水深对应的压强信息，基于该压强信息再根据压力的算法公式，计算得出对应的压力。也即，根据虚拟深度生成对应的压力的步骤可以包括：

获取虚拟深度对应的压强信息；

根据压强信息对生成对应的压力。

实际应用中，可以为用户配备特殊材料制作的压力衣，通过与该压力衣电连接的终端设备，控制压力衣产生的压力大小，以在终端生成相应的压力时，可控制压力衣向用户施加该压力。从而让用户产生在水下的压力感，提升培训的真实性。

由上可知，本实施例提供的基于虚拟现实的潜水培训方法，通过实时获取用户的姿势变化，并从该姿势变化中获取肢体摆动轨迹，再解析该摆动轨迹以确定对应的方向信息以及力度信息，并根据获取的方向信息和力度信息计算用户对应在虚拟水域中游动的虚拟速度。然后，根据该虚拟速度获取对应的目标景观三维模型，并确定目标景观三维模型在虚拟水域中的位置信息。再根据该位置信息确定用户在虚拟水域中所潜的虚拟深度，最后根据该虚拟深度呈现对应的场景、以及生成对应的压力。该方案通过虚拟现实使用户进行潜水培训，一方面，无需浪费空间来建设潜水场地，避免了因建设工程巨大导致的人力、物力资源的浪费，节约了成本；另一方面，用户可以卸去事故隐患的包袱，尽可能极端的进行演练，从而大幅的提高自身的技能水平，确保在今后实际操作中的人身与事故安全，提高了培训的真实度和学习效率。

参考图3，本发明又一实施例提供一种基于虚拟现实的潜水培训系统。如图，该潜水培训系统包括：控制终端33和服务器34。

其中，控制终端33可以为计算机、笔记本电脑、智能手机等具有运算处理功能的智能电子设备。

服务器34具体可以为数据服务器、网络服务器等网络设备。该服务器34可用于提供景观三维模型341以及场景342。

在又一实施例中实施例中，提供又一基于虚拟现实的潜水培训方法。下面将基于上述潜水培训系统，以该景观三维模型341为大鱼341为例，对该潜水培训方法进行详细描述。

在本实施例中，用户31穿戴虚拟现实设备32(如数据手套、数据衣、虚拟现实眼镜以及数据手环等)。然后，通过三维视觉显示设备(如大型投影系统CAVE)向用户31展示服务器34提供的原始场景342，该原始场景342可以包括水、尘埃、岩石等基础物质。

比如，如图3所示，用户31通过虚拟现实眼镜看到原始场景342，在虚拟水域中做潜水动作。数据手套、数据衣等设备感知到用户31的肢体动作，并得到相关参数信息，然后将参数信息发送给控制终端33进行处理，以获取用户31的姿势变化。控制终端33基于该姿势变化向服务器34发送数据获取请求。服务器34根据该数据获取请求确定对应的目标景观三维模型为大鱼341，基于该大鱼341生成对应的场景35，并向用户31展示场景35。同时，服务器34根据该大鱼341在虚拟水域中的位置，获取对应的压力信息，并将该压力信息返回至控制终端33。控制终端33基于该压力信息向数据衣发送压力调节指令，使得数据衣根据该压力信息向用户31施加对应的压力，从而让用户31感受到压力变化，提升潜水培训的真实性。

由上可知，该方案通过虚拟现实使用户进行潜水培训，避免了安全隐患，提高了培训的真实度和学习效率，且实施的成本低廉。

在本发明又一实施例中，还提供一种基于虚拟现实的潜水培训装置。如图4所示，该基于虚拟现实的潜水培训装置可以包括姿势获取模块41、模型获取模块42以及处理模块43，其中：

姿势获取模块41，用于实时获取用户的姿势变化；

模型获取模块42，用于根据该姿势变化获取对应的目标景观三维模型；

处理模块43，用于根据目标景观三维模型呈现对应的场景、以及生成对应的压力。

参考图5，在一些实施例中，模型获取模块42可以包括轨迹获取单元421、轨迹解析单元422以及模型获取单元423，其中：

轨迹获取单元421，用于从该姿势变化中获取肢体摆动轨迹；

轨迹解析单元422，用于解析该摆动轨迹以确定对应的方向信息以及力度信息；

模型获取单元423，用于根据该方向信息和力度信息获取对应的目标景观三维模型。

在一些实施例中，模型获取单元423用于：

根据该方向信息和力度信息计算该用户对应在虚拟水域中游动的虚拟速度；根据该虚拟速度获取对应的目标景观三维模型。

继续参考图5，在一些实施例中，处理模块43可以包括位置确定单元431、深度确定单元432以及处理单元433，其中：

位置确定单元431，用于确定所述目标景观三维模型在虚拟水域中的位置信息；

深度确定单元432，用于根据该位置信息确定该用户在该虚拟水域中所潜的虚拟深度；

处理单元433，用于根据该虚拟深度呈现对应的场景、以及生成对应的压力。

由上可知，本发明实施例提供了一种基于虚拟现实的潜水培训装置，通过实时获取用户的姿势变化，然后，根据姿势变化获取对应的目标景观三维模型，再根据该目标景观三维模型呈现对应的场景、以及生成对应的压力。该方案通过虚拟现实使用户进行潜水培训，避免了安全隐患，提高了培训的真实度和学习效率，且实施的成本低廉。

在描述本发明的概念的过程中使用了术语“一”和“所述”以及类似的词语(尤其是在所附的权利要求书中)，应该将这些术语解释为既涵盖单数又涵盖复数。此外，除非本文中另有说明，否则在本文中叙述数值范围时仅仅是通过快捷方法来指代属于相关范围的每个独立的值，而每个独立的值都并入本说明书中，就像这些值在本文中单独进行了陈述一样。另外，除非本文中另有指明或上下文有明确的相反提示，否则本文中所述的所有方法的步骤都可以按任何适当次序加以执行。本发明的改变并不限于描述的步骤顺序。除非另外主张，否则使用本文中所提供的任何以及所有实例或示例性语言(例如，“例如”)都仅仅为了更好地说明本发明的概念，而并非对本发明的概念的范围加以限制。在不脱离精神和范围的情况下，所属领域的技术人员将易于明白多种修改和适应。

以上对本发明实施例所提供的一种基于虚拟现实的潜水培训方法和装置进行了详细介绍。应理解，本文所述的示例性实施方式应仅被认为是描述性的，用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，而并不用于限制本发明。在每个示例性实施方式中对特征或方面的描述通常应被视作适用于其他示例性实施例中的类似特征或方面。尽管参考示例性实施例描述了本发明，但可建议所属领域的技术人员进行各种变化和更改。本发明意图涵盖所附权利要求书的范围内的这些变化和更改。

Claims (10)

1.一种基于虚拟现实的潜水培训方法，其特征在于，包括：

实时获取用户的姿势变化；

根据所述姿势变化获取对应的目标景观三维模型；

根据所述目标景观三维模型呈现对应的场景、以及生成对应的压力。

2.如权利要求1所述的基于虚拟现实的潜水培训方法，其特征在于，根据所述姿势变化获取对应的目标景观三维模型的步骤包括：

从所述姿势变化中获取肢体摆动轨迹；

解析所述摆动轨迹以确定对应的方向信息以及力度信息；

根据所述方向信息和力度信息获取对应的目标景观三维模型。

3.如权利要求2所述的基于虚拟现实的潜水培训方法，其特征在于，根据所述方向信息和力度信息获取对应的目标景观三维模型的步骤包括：

根据所述方向信息和力度信息计算所述用户对应在虚拟水域中游动的虚拟速度；

根据所述虚拟速度获取对应的目标景观三维模型。

4.如权利要求1所述的基于虚拟现实的潜水培训方法，其特征在于，根据所述目标景观三维模型呈现对应的场景、以及生成对应的压力的步骤包括：

确定所述目标景观三维模型在虚拟水域中的位置信息；

根据所述位置信息确定所述用户在所述虚拟水域中所潜的虚拟深度；

根据所述虚拟深度呈现对应的场景、以及生成对应的压力。

5.如权利要求4所述的基于虚拟现实的潜水培训方法，其特征在于，根据所述虚拟深度生成对应的压力的步骤包括：

获取所述虚拟深度对应的压强信息；

根据所述压强信息对生成对应的压力。

6.如权利要求1-5任一项所述的基于虚拟现实的潜水培训方法，其特征在于，所述景观三维模型包括生物以及非生物的三维模型。

7.一种基于虚拟现实的潜水培训装置，其特征在于，包括：

姿势获取模块，用于实时获取用户的姿势变化；

模型获取模块，用于根据所述姿势变化获取对应的目标景观三维模型；

处理模块，用于根据所述目标景观三维模型呈现对应的场景、以及生成对应的压力。

8.如权利要求7所述的基于虚拟现实的潜水培训装置，其特征在于，所述模型获取模块包括：

轨迹获取单元，用于从所述姿势变化中获取肢体摆动轨迹；

轨迹解析单元，用于解析所述摆动轨迹以确定对应的方向信息以及力度信息；

模型获取单元，用于根据所述方向信息和力度信息获取对应的目标景观三维模型。

9.如权利要求8所述的基于虚拟现实的潜水培训装置，其特征在于，所述模型获取单元用于：

根据所述方向信息和力度信息计算所述用户对应在虚拟水域中游动的虚拟速度；根据所述虚拟速度获取对应的目标景观三维模型。

10.如权利要求7所述的基于虚拟现实的潜水培训装置，其特征在于，所述处理模块包括：

位置确定单元，用于确定所述目标景观三维模型在虚拟水域中的位置信息；

深度确定单元，用于根据所述位置信息确定所述用户在所述虚拟水域中所潜的虚拟深度；

处理单元，用于根据所述虚拟深度呈现对应的场景、以及生成对应的压力。