CN109710057B - 一种动感重现虚拟现实的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子、软件领域、图像信息处理方法和程序，特别是涉及一种动感重现虚拟现实的方法及系统。其特征是：系统包括运动信息获取单元、运动伺服单元、人体附加装置，运动信息获取单元负责获取包含运动参数的信号，运动伺服单元根据运动信息获取单元获取的运动参数信号驱动人体附加装置;或系统包括运动信息获取单元、脉冲信号发生器、电脉冲人体附加装置，运动信息获取单元负责获取包含运动参数的信号，脉冲信号发生器根据运动信息获取单元获取的运动参数信号驱动电脉冲人体附加装置。通过轻便的人体附加装置，机械方式或电脉冲方式作用于人体产生动感虚拟现实，用于动感视频播放、动感游戏互动、普通视频文件的模拟动感播放。

Description

一种动感重现虚拟现实的方法及系统

本发明专利申请是分案申请。原案的申请号是：2012103411942；申请日是：20120916；发明名称是：“一种动感重现虚拟现实的方法及系统”。

技术领域

本发明涉及电子、软件领域、图像信息处理方法和程序，特别是涉及一种动感重现虚拟现实的方法及系统。

背景技术

目前动感重现虚拟现实主要应用于动感电影、动感游戏等，是在影视觉基础上增加动感，动感信息一般是采用模拟生成，通过机械座椅的运动作用于人体。另一种动感重现是指在现场采集运动信息，运动信息传送至另一端由机械重现。

通过对人体动感的研究发现人体对动的感觉来自于运动的加速度、加速度的变化、及加速度的变化率，即加速度对时间的一次导数、二次导数、直至n次导数，所以对加速度的计算可以模拟或重现动感，而且可以采用轻便的人体附加装置。

发明内容

本发明的目的是采用人体附加装置实现人体动感重现或模拟，人体附加装置分为机械捆绑人体附加装置、手持装置、坐靠垫装置、电脉冲人体附加装置四种形式。

人体动感的重现包括人体动感采集、记录、传输、动感模拟。

人体动感的采集可以基于音、视频模型计算，也可以基于运动传感器。

人体动感信息的传输可以基于图像文件的一种格式。

人体动感信息的形式可以是传感器的运动信息，或动感代码，或参数动感代码。

人体动感信息的计算是基于：位移随时间的变化，即速度，或位移函数对时间的一次导数；位移函数对时间的二次导数，即加速度；位移函数对时间的三次导数，即加速度的变化率；位移函数对时间的n次导数。

及：运动的加速度、加速度的变化、及加速度的变化率，即加速度函数对时间的一次导数、二次导数、直至n次导数。

及：震动，震动是人体除视觉、听觉之外最多感受的感觉，音频是震动物体发出的声波，通过对声谱的识别或解析可以还原物体的震动，并映射作用于人体产生动感；或通过震动传感器记录、传输、重现震动动感。

及：触感，即物体在人体皮肤上的移动感觉。

动感信息包括：运动信息及其代码、振动信息其代码、触感信息其代码，运动信息即人体位置变化和作用力的关系信息，包括击打作用力；振动信息即物体振动发出的振动信息并作用于人体的感觉信息；触感信息即物体在人体皮肤上的移动感觉；代码即动感代码。

为了实现人体动感重现或模拟，本发明采用的技术方案是：

一种动感重现虚拟现实的方法及系统，其特征是：系统包括动感信息获取单元、伺服单元、捆绑人体附加装置或坐靠垫装置或手持装置，动感信息获取单元负责获取包含动感参数的信号，伺服单元根据动感信息获取单元获取的动感参数信号驱动捆绑人体附加装置或坐靠垫装置或手持装置，捆绑人体附加装置即捆绑在人体上，手持装置即握在手上的装置，所述装置包含动感部件，动感部件做用于人体产生动感。

动感部件即作用于人体能产生动感的部件，动感包括运动感、振动感、触感，动感部件包括作用力部件、振动部件、触感部件。

所述的一种动感重现虚拟现实的方法及系统，其特征是：捆绑人体附加装置或坐靠垫装置或手持装置至少是如下形式之一或组合：液压挤压方式、气压方式、电机方式、偏心轮方式、直线电机方式、电磁方式、电声转换震动方式、触感装置方式。

所述的一种动感重现虚拟现实的方法及系统，其特征是：捆绑人体附加装置或坐靠垫装置或手持装置是电磁铁，电磁铁至少由线圈和可以在线圈中运动的铁心组成。

一种动感重现虚拟现实的方法及系统，其特征是：系统包括动感信息获取单元、脉冲信号发生器、电脉冲信号电极，动感信息获取单元负责获取包含动感参数的信号，脉冲信号发生器根据动感信息获取单元获取的动感参数信号驱动电脉冲信号电极，电脉冲信号电极和人体皮肤相接触，以脉冲电流做用于人体产生动感。

所述的一种动感重现虚拟现实的方法及系统，其特征是：系统还包括调制器，所述调制器对脉冲信号发生器进行调制控制，至少调制控制脉冲信号如下指标之一或组合：强度、脉宽、频率、持续时间、强度的变化、频率的变化、波形变化、电压极性的变化、一重或多重波形的叠加、包络波形，最后脉冲信号输出到脉冲信号电极，所述脉冲信号电极紧贴在人体适当位置的皮肤或穴位。

系统还包括动感计算单元，动感计算单元对获取的运动参数或函数进行计算，对各运动分量进行微分计算或积分计算，计算结果提供伺服单元，由伺服单元驱动动感部件。

系统还包括动感计算单元，动感计算单元对获取的运动参数或函数进行计算，对各运动分量进行微分计算或积分计算，计算结果提供给调制器，由调制器对脉冲信号发生器进行调制。

所述的一种动感重现虚拟现实的方法及系统，其特征是：系统还包括动感数据库，即动感模拟数据库，所述动感数据库包含动感模拟数据和检索代码，所述动感模拟数据即动感数据单元，所述检索代码即动感代码。

动感数据库分为两种类型：机械动感数据库和电脉冲动感数据库，机械动感数据库即模拟机械动感的数据单元集合，适用于捆绑人体附加装置或坐垫装置或手持装置；电脉冲动感数据库即模拟动感的电脉冲数据单元集合，适用于电脉冲人体附加装置。

动感数据库按动感对象分：运动信息动感数据库、声谱场景动感数据库、振动动感数据库、触感数据库。

所述的一种动感重现虚拟现实的方法及系统，其特征是：动感信息来源于图像文件信息项或人工模拟信号或运动采集装置采集的信号或传感器采集的信号或图像识别程序识别的特征点运动信息或动感代码检索的动感信息或声谱识别程序识别的和运动/震动相关的场景信息或触屏信息或人工编辑插入的动感信息。

所述的一种动感重现虚拟现实的方法及系统，其特征是：人工编辑插入的动感信息是动感代码，所述动感代码插入视频图像文件的文件头、或索引块、或数据块、或帧、或帧间隙。

所述的一种动感重现虚拟现实的方法及系统，其特征是：图像文件中至少包含如下信息之一或组合：方向信息、水平倾角信息、加速度值信息、震动信息、触感信息。

所述的一种动感重现虚拟现实的方法及系统，其特征是：图像文件中的动感信息来源于拍摄时的传感器，即有摄像装置，至少有一个传感器和所述摄像装置相连，所述传感器采集的信息值即时写入所述摄像装置拍摄的图像文件中。

所述的一种动感重现虚拟现实的方法及系统，其特征是：将传感器采集的信息值写入图片图像文件信息项；将传感器采集的信息值写入视频图像文件的文件头、或索引块、或数据块、或帧、或帧间隙。

一种图像文件编码格式，封装形式包含视频轨、音频轨、其特征是：封装形式中还包含传感器轨，即记录传感器信息的轨道。

所述传感器轨是振动轨，即震动信息轨道。

图片图像文件信息项包括：图片图像文件摘要项、图片图像文件属性项、图片图像文件文件头、图片图像文件信息头。

本发明所述图像包括图片图像及视频图像，其特征是：将传感器采集的信息值写入图片图像文件适当的位置；将传感器采集的信息值写入视频图像文件适当的位置。

图片图像文件一般包含文件头结构（FILEHEADER）、信息头结构（INFOHEADER）、位图颜色表（RGBQUAD）、位图像素数据，其中文件头结构、信息头结构定义文件的属性特征即信息项，位图颜色表、位图像素数据是储存图像的逻辑位置。

视频图像文件由文件头、索引块和数据块组成，其中数据块包含实际数据流，即图像和声音序列数据，索引块包括数据块列表和它们在文件中的位置，以提供文件内数据随机存取能力，文件头包括文件的通用信息，定义数据格式，所用的压缩算法等参数，由数据流生成视频图像文件的帧图像。

所述的一种动感重现虚拟现实的方法及系统，其特征是：传感器至少是如下传感器之一或组合：磁力传感器、水平传感器、重力传感器、加速度传感器、光照度传感器、距离传感器、倾角传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、噪声值传感器、气体传感器、粉尘检测传感器、陀螺仪传感器、震动传感器、触感传感器。

所述传感器采集的信息至少是如下信息之一或组合：方向信息、水平倾角信息、垂直角度信息、地理位置信息、加速度值信息、光强信息、噪声值信息、温度信息、气压信息、湿度信息、环境气体信息、环境粉尘信息、震动信息、触感信息。

所述地理位置信息包括：相对某一坐标原点的相对位置信息，或经纬度绝对地理位置信息。

所述地理位置信息包括：GPS定位信息、移动通讯基站定位信息（LBS）。

移动通讯基站定位信息形式是：至少两个移动通讯基站信号相位差。至少包含一个定向天线的两个基站可以唯一确定一个移动终端的地址信息，至少三个全向天线的基站可以唯一确定一个移动终端的地址信息。

所述环境气体信息包括：含氧量、二氧化碳含量、烟气值、二氧化硫值、悬浮颗粒值。

进一步，气体信息是味觉编码，即人类对味觉编制的基本代码，这样可以记录及重现人类味觉，在味觉重现端，提取图像文件中的味觉编码，由味觉编码控制味觉发生装置。

所述图像文件中还包括摄像装置硬件参数信息，至少是焦距数值。

所述图像文件中包括摄像装置摄取所述图像文件时的相距。

对于目前5D动感电影，包含运动座椅，或现有按摩椅、按摩床，其特征是：系统还包含图像识别程序、图像计算模型程序、动感计算单元，图像识别程序负责图像特征点的识别，图像计算模型程序负责计算特征点的运动轨迹获得加速度值或函数，动感计算单元根据加速度值或函数还原动感模拟量。

对于目前5D动感电影，包含运动座椅，或现有的电动按摩椅、电动按摩床，其特征是：系统还包含声谱识别程序、声谱场景动感数据库， 声谱识别程序负责识别声音的场景类型，声谱场景动感数据库提供匹配的场景动感/震动输出，或根据声音信号强弱直接模拟为震动量大小输出。

对于目前5D动感电影，包含运动座椅，或现有的电动按摩椅、电动按摩床，其特征是：系统还包含动感数据库，由视频文件中插入的动感代码检索动感数据库中相对应的动感数据单元，由动感数据单元控制伺服单元。

图像识别程序步骤：1、调入视频图像帧；2、设定或自动匹配特征点区域，如人脸、特殊造型；3、对不同帧的特征点区域进行比对确定跟踪对象有效；4、特征点跟踪。目前图像识别技术是成熟的技术。

图像计算模型程序步骤： 1、识别图像特征点；2、提取特征点的运动轨迹建立X、Y分量函数，X=f(t)、Y=f(t)；3、对X=f(t)求导获得X分量像素速度Vx，对Y=f(t)求导获得Y分量像素速度Vy；4、对X=f(t)求二次导数获得X分量像素加速度ax，对Y=f(t)求二次导数获得Y分量像素加速速度ay；5、将加速度还原为作用力Fx=β*m*ax，Fy=β*m*ay，Fx是X方向作用力，Fy是Y方向作用力，m为运动物体质量，β是单位统一系数，即力的单位与像素加速度之间的一个固定的单位换算系数。

声谱识别程序步骤：1、提取一定时间的音频文件段；2、解析为频谱特征谱；3、和声谱场景动感数据库中的特征谱比对；4、确定场景类型。目前声谱识别是现有成熟技术。

动感计算单元：根据运动信息量或函数还原动感模拟量的矢量计算。

系统的软硬件配置方案：

1、伺服单元、人体附加装置其及动感部件如电磁铁、偏心轮等组成硬件装置，所述伺服单元有接口和安装软件的装置相连，连接方式可以是有线或无线；运动信息获取单元、机械动感计算单元、机械动感数据库、图像计算模型、图像识别模块是软件形式，以程序的方式安装在计算机、电视机、手机、电影播放装置中，这样通过软件不断地升级获得更好的动感模拟。伺服单元也可以通过软件模拟实现。

2、调制器、脉冲信号发生器、脉冲信号电极组成硬件装置，所述调制器有接口和安装软件的装置相连，如计算机、电视机、手机、电影播放装置，连接方式可以是有线或无线；运动信息获取单元、电脉冲动感计算单元、电脉冲动感数据库、图像计算模型、图像识别模块是软件形式，以程序的方式安装在计算机、电视机、手机、电影播放装置中，这样通过软件不断地升级获得更好的动感模拟。伺服单元也可以通过软件模拟实现。

动感实现模式：

1、发送端或信号源提供普通视频信号，接收端通过图像识别程序识别特征点，由特征点的运动提取运动信息，运动信息由动感计算单元计算实现模拟动感。

2、发送端或信号源提供普通视频信号，接收端通过图像识别程序识别特征点，由特征点的运动提取运动信息，运动信息由动感计算单元计算获取动感代码，由动感代码提取动感数据库中的动感数据单元实现模拟动感。

3、发送端或信号源提供包含运动信息的图像文件，接收端提取运动信息，运动信息由动感计算单元计算实现模拟动感。

4、发送端或信号源提供包含运动信息的图像文件，接收端提取运动信息，运动信息由动感计算单元计算获取动感代码，由动感代码提取动感数据库中的动感数据单元实现模拟动感。

5、发送端或信号源提供包含动感代码的图像文件，接收端提取动感代码，由动感代码提取动感数据库中的动感数据单元实现模拟动感。

6、手持装置发送或接收简单的晃动动感，动感的采集来自于手持装置中的传感器如陀螺仪传感器，动感的重现来自手持装置中的动感部件如电磁铁、偏心轮，动感的采集与重现应用于应用软件如即时通讯软件、游戏软件，手持装置指手机、移动终端、平板电脑等可以拿在手中的电子装置。

7、手持装置电影播放过程中的编辑动感，即电影中根据剧情插入的模拟动感，如巨大声音的震动感。

所述电磁铁、偏心轮、电声转换震动器件、电脉冲信号电极等产生动感的装置或单元统称动感部件，所述动感部件可以混合布置。

本发明的有益效果是：通过轻便的人体附加装置，机械方式或电脉冲方式作用于人体产生动感虚拟现实，动感源：1、动感传感器现场动感采集；2、通过运动传感器将运动信息写入图像文件；3、动感模拟信号：a、人工模拟，建立动感数据库；b、对音、视频文件进行识别，实时生成动感模拟信息；c、对音、视频文件进行识别，建立动感数据库；d、对音、视频文件进行识别，生成动感代码，由动感代码调用动感数据库中的动感数据单元。通过对动感信息的产生、传输，可以重现或模拟动感，用于动感视频播放、动感游戏互动、普通视频文件的模拟动感播放。

附图说明

图1为本发明动感重现系统采用人体附加装置的实施方案。

图2为本发明现场动感获取装置及动感重现系统姿态示意图。

图3为本发明动感重现系统采用的一种机械式人体附加装置。

图4为加速度脉冲时间T计算原理。

图5为本发明调用机械动感数据库实现动感重现或模拟的实施方案。

图6为本发明基于图像文件格式的动感实现的拍摄装置连接原理图。

图7为本发明基于图像文件格式的动感实现的图像文件属性列表。

图8为本发明基于图像文件格式的动感实现的拍摄模块自检程序流程图。

图9为本发明基于图像文件格式的动感实现的拍摄模块拍摄流程图。

图10为本发明基于图像文件格式的动感实现的拍摄模块和客户端软件连接的实施方式。

图11为本发明基于图像文件格式的动感重现系统原理图。

图12为本发明利用姿态函数微分计算获得加速度值的动感重现系统原理图。

图13为本发明动感重现系统控制软件流程图。

图14为本发明动感重现系统采用电脉冲信号模拟动感的装置原理图。

图15为本发明提取运动参数实现动感重现或模拟的实施方案。

图16为本发明调用电脉冲动感数据库实现动感重现或模拟的实施方案。

图17为本发明动感重现系统采用电脉冲信号模拟动感的装置的电极布置图。

图18为本发明获取运动信息生成动感数据库的步骤。

图19为本发明对普通音视频文件进行模型计算生成运动信息并进行动感播放的流程图。

图20为本发明对普通音视频文件进行模型计算生成动感代码后提取标准动感数据库进行模拟动感播放。

图21为基于图像的模型计算原理。

图22为本发明的一种图像计算模型软件用户界面

图23为本发明机械动感数据库的动感数据单元结构图。

图24为本发明电脉冲动感数据库的动感数据单元结构图。

图25为本发明电脉冲形式图。

图26为本发明人体附加装置动感部件采用电磁铁对产生拉伸、压缩动作的示意图。

图27为本发明基于图像识别重现动感的软件设置用户界面。

图28为本发明用户端动感重现界面或选择器。

图29为本发明利用动感代码传输动感的实施方案。

图30为本发明利用运动信息信号传输动感的实施方案。

图31为本发明利用图像识别实现模拟动感的实施方案。

图32为本发明手持装置实现模拟动感的实施方案。

图33为本发明手持装置应用于手机或平板电脑的硬件配置图。

图34为本发明手持装置动感检测程序流程图。

图35为本发明手持装置运动信息发送程序流程图。

图36为本发明手持装置动感重现的程序流程图。

图37为本发明震动动感数据库的动感数据单元结构图。

图38为一种触感部件的触感器件单元。

图39为本发明人体附加装置联合使用的实施方案。

图40为人工制作动感数据库或动感电影的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明动感重现系统采用人体附加装置的实施方案。目前动感电影或动感游戏是采用动感座椅来模拟重现动感场景，缺点是体积巨大，耗能也很大，不利于进入家庭，本实施例采用人体附加装置实现动感重现，人体附加装置分两种：机械式和电脉冲式，机械式包括液压挤压方式、气压方式、电机方式、偏心轮方式、直线电机方式、电磁方式、电声转换震动式等，即利用机械挤压力模拟运动加速度；电脉冲式即利用一定频率的电压对人体皮肤和穴位进行刺激，使肌肉产生收缩和颤动模拟运动加速度。

101为右臂人体附加装置，102为左臂人体附加装置，103为躯干人体附加装置，104为左大腿人体附件装置，105为左小腿人体躯干附加装置，106为右小腿人体附加装置，107为右大腿人体附加装置，108手持装置。

109为坐靠垫装置，考虑到人体坐姿时和坐靠垫装置紧密接触，所以可以在坐靠垫装置中布置动感部件。

机械式人体附加装置由伺服单元驱动，伺服单元的控制信号来源于运动信息，运动信息的获取：1、动感传感器现场动感采集；2、通过运动传感器将运动信息写入图像文件；3、动感模拟信号：a、人工模拟，建立机械动感数据库；b、对音、视频文件进行识别，实时生成动感模拟信息；c、对音、视频文件进行识别，建立机械动感数据库；d、对音、视频文件进行识别，生成动感代码，由动感代码调用机械动感数据库中的动感数据单元。运动信息可以由计算机输出，采用有线或无线方式，有线如USB，无线如蓝牙、WLAN。

电脉冲式人体附加装置由脉冲信号发生器驱动，脉冲信号发生器的控制信号来源于调制器，调制器的控制信号来源于运动信息，运动信息的获取：1、动感传感器现场动感采集；2、通过运动传感器将运动信息写入图像文件；3、动感模拟信号：a、人工模拟，建立电脉冲动感数据库；b、对音、视频文件进行识别，实时生成动感模拟信息；c、对音、视频文件进行识别，建立电脉冲动感数据库；d、对音、视频文件进行识别，生成动感代码，由动感代码调用电脉冲动感数据库中的动感数据单元。运动信息可以由计算机输出，采用有线或无线方式，有线如USB，无线如蓝牙、WLAN，对于电脉冲式人体附加装置，由于耗能很小，可以采用电池供电，适合于无线方式传输运动信息。

作为一种在普通电影院或家庭动感模拟实施方案，音视频图像为传统的普通音视频文件，即文件中不包含运动信息，实施方法为：1、获取视频文件中人物或背景图像帧；2、建立人物或背景图像特征模型；3、对帧序列人物或背景图像特征点进行识别；4、计算人物或背景图像特征点即时运动速度，即位移量除以时间；5、以速度时间函数计算加速度，即两个速度点的速度差值除以时间；6、加速度值输出到动感计算单元；7、由动感计算单元控制调制器，再控制脉冲信号发生器，通过脉冲电极作用于人体；或由动感计算单元控制伺服单元，由伺服单元控制机械人体附加装置作用于人体。

或：1、获取视频文件中人物或背景图像帧；2、建立人物或背景图像特征模型；3、对帧序列人物或背景图像特征点进行识别；4、计算人物或背景图像特征点即时运动速度，即位移量除以时间；5、以速度时间函数计算加速度，即两个速度点的速度差值除以时间；6、加速度值输出到动感计算单元，由动感计算单元生成动感代码；7、由动感代码提取动感数据库中相应的动感数据单元；8、由动感数据单元控制调制器，再控制脉冲信号发生器，通过脉冲电极作用于人体；或由动感数据单元控制伺服单元，由伺服单元控制机械人体附加装置作用于人体。

动感数据库的建立：人工模拟建立或由动感计算单元计算建立。

动感计算单元计算建立动感数据库：1、获取视频文件中人物或背景图像帧；2、建立人物或背景图像特征模型；3、对帧序列人物或背景图像特征点进行识别；4、计算人物或背景图像特征点即时运动速度，即位移量除以时间；5、以速度时间函数计算加速度，即两个速度点的速度差值除以时间；6、加速度值输出到动感计算单元；7、动感计算单元建立动作索引，建立索引和动感数据单元的对应数据库。

人工建立动感数据库：分不同的种类，如人体四肢的动作、人体受外界运动的感受、物体运动动作，通过调节伺服单元或电脉冲调制器参数实时感受动作效果，保存为标准动感数据单元并编号即动感代码，一定数量的标准动感数据单元集合形成标准动感数据库。分别形成：人体四肢动感数据库、乘坐交通工具动感数据库、物体运动动感数据库、背景动感数据库、摄像头动感数据库。

人工建立动感数据库也可以通过记录动感传感器的信息形成标准动感数据库。

人体附加装置的布置还可以布置在其它必要的部位，如手、脚、头、颈、手腕等，利用人体附加装置的单独运动（或刺激）及人体附加装置之间的相对运动（或刺激）来模拟产生动感现实。

人体附加装置可以握在手中，即手持装置，如手机，可以通过手的颤动模拟拍摄时的情景或简单的动感。

进一步，人体附加装置中增加采集人体运动的传感器，如方向传感器、水平倾角传感器、陀螺仪传感器、加速度传感器，将传感器采集的信息传送至另一端人体附加装置实现动感的传输与重现。比如将两个所述包含传感器的人体附加装置分别连接在不同地方的两个通讯装置，或电脑，或手机上，实现相互动作感应，所述包含传感器的人体附加装置连接在通讯装置，或电脑，或手机上的方式可以是无线的，如蓝牙、WLAN。

图2为本发明现场动感获取装置及动感重现系统姿态示意图。1401现场动感获取装置或动感重现装置，现场动感获取装置一般包含动作、位置传感器，对于拍摄装置，用于姿态数据采集的传感器有：方向传感器、水平倾角传感器（两个互相垂直的水平倾角传感器），一般可采用陀螺仪传感器实现，动感加速度可以采用加速度传感器采集数据，加速度向量用坐标x、y、z的分量值记录并传输，记为a =xi+yj+zk。

动感加速度也可以由姿态数据随时间变化的函数对时间求导获得，即对姿态函数微分计算。

对于动感重现装置，共有9个自由度，即y方向前后，x方向左右，z方向上下，y轴转动，x轴转动，z轴转动。

图3为本发明动感重现系统采用的一种机械式人体附加装置。人体附加装置的动感部件是：电磁铁、偏心轮、电声转换震动器件，即人体附加装置由数个电磁铁组成，电磁铁由线圈和可以在线圈中自由窜动的铁心构成，布置方式可以相互垂直布置，这样可以产生上下、左右、前后的运动。或偏心轮式，即由一个或数个电机轴连接有偏心轮的电机组成，布置方式可以相互垂直布置。或电声转换震动器件，即传统形式的喇叭。电磁铁、偏心轮、电声转换震动器件、触感器件单元可以混合布置。

考虑到震动的频率和声音的频率在环境中往往具有一致性，所以可以用电声器件代替震动器件，如电磁动圈式、压电陶瓷式、磁致伸缩式等电声转换装置将电信号转换为声音，再由声音转换为震动，或直接转换为震动。

图中，301是人体躯干或四肢，302是电磁铁的铁心，303是电磁铁的线圈，304是垂直布置的电磁铁线圈，305是垂直布置的电磁铁铁心，306是偏心轮的电机，307是电机轴，308是偏心轮，309是水平布置的偏心轮，310是水平布置电机轴，311是水平布置电机，312是电声转换震动器件，313是触感器件单元，即模拟触感的器件单元。

电磁铁由303线圈和302铁心组成，铁心302可以在线圈303中窜动，这样线圈303通电后可以引起铁心302的运动，301是人体躯干或四肢，铁心302运动作用于人体301产生压力感觉，电磁铁的驱动信号来源于从运动信息中提取的加速度即时值，这样通过压力模拟运动加速度。

水平布置电机311中有电机轴310，偏心轮309和电机轴310连接。

对于电磁铁可以增加永磁体或弹簧，以便于配合铁心的运动。

作为一个实施方式，所述动感部件布置在坐靠垫装置上，形成动感坐靠垫装置。

进一步还可以考虑增加加热装置，实现温度传感器信号的重现。

图4为加速度脉冲时间T计算原理。考虑到动感重现装置空间位置移动的位移量是有限的，比如实际情况是持续加速度时间比较长，而动感重现装置不允许提供这么的加速度持续时间，解决的办法是采用脉冲加速度控制，脉冲周期是T=

，s为动感重现装置的最大允许位移，a是图像信号提供的加速度即时值，在一个脉冲周期完成后是复位时间。

图5为本发明调用机械动感数据库实现动感重现或模拟的实施方案。前提是已经建立了机械动感数据库，即索引代码和动感数据单元对，索引代码即动感代码，建立机械动感数据库的方式有：人工建立，或利用传感器建立，或对音视频图像进行识别建立。

首先获取动感代码，动感代码在机械动感数据库中进行搜索，获取相应的机械动感数据单元，所述数据单元可以是参数数据单元，即可以通过调节参数进一步控制数据单元的表达值，数据单元传送至伺服单元，由伺服单元控制人体附加装置作用于人体产生动感。

图6为本发明基于图像文件格式的动感实现的拍摄装置连接原理图。601传感器，602摄像单元，603信息处理单元，604包含传感器信息图像文件。601传感器指如下传感器：磁力传感器、水平传感器、重力传感器、加速度传感器、光照度传感器、距离传感器、倾角传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、噪声值传感器、气体传感器、粉尘检测传感器、陀螺仪传感器等，传感器的作用是采集方向信息、水平倾角信息、位置信息、加速度值信息、光强信息、噪声值信息、温度信息、气压信息、湿度信息、环境气体信息、环境粉尘信息等，并将采集的信息值实时传送到603信息处理单元；602摄像单元负责拍摄图像，601传感器负责采集当时的传感器信息值，602摄像单元拍摄的图像文件和601传感器采集的传感器信息值同时传送至603信息处理单元，603信息处理单元将传感器信息值赋值到图像文件中，生成包含传感器信息值的图像文件。

摄像单元拍摄的图像包括图片图像和视频图像，对于视频图像，传感器信息值可以赋值到帧、或帧间隙、或关键帧。

图7为本发明基于图像文件格式的动感实现的图像文件属性列表。属性列表中包括现有的图像属性，如：宽度、高度、水平分辨率、垂直分辨率、位深度、帧数、设备、焦距、颜色表示、ISO速度、时间、地址等。属性列表中新增属性：701方向，702水平倾角，703温度，704湿度，705气压，706噪声值，707环境气体，708相距，709加速度。701方向指南北方向角度值，如S20E表示南偏东20度角，通过磁性传感器实现，如指南针，或通过陀螺仪传感器实现；702水平倾角指拍摄图像时镜头轴线与水平面的夹角，通过倾角传感器实现；703温度指拍摄图像时当时的环境温度值，通过温度传感器实现；704湿度指拍摄图像时当时的环境湿度值，通过湿度传感器实现；705气压指拍摄图像时当时的环境气压值，通过气压传感器实现；706噪声值指拍摄图像时当时的噪声值，通过噪声传感器实现；707环境气体指拍摄图像时当时的环境气体浓度值，通过相应的气体传感器实现，如气味浓度、烟气浓度等；708相距指拍摄图像时的相距值，可以通过采集调焦系统的参数实现；709加速度指加速度值，加速度是向量值，有大小和方向，记为a =xi+yj+zk；710震动指拍摄图像时的环境震动信息，表示为(A,f)=F(t)，A为振幅，f为震动频率，即振幅和频率为时间t的函数，由于人的视、听为主要感官，除此之外，震动是常见感官，如坐车等，所以记录震动信息是实现动感重现的重要指标。

图8为本发明基于图像文件格式的动感实现的拍摄模块自检程序流程图。801开始；802摄像单元检测，即寻找并初始化摄像单元；803摄像单元启动；804摄像单元参数获取，即获取摄像单元焦距等设备属性，以便备用；805传感器1检测，即寻找并初始化传感器1，如方向传感器；806传感器1启动；807传感器n检测，即依次寻找并初始化所有的传感器，直至传感器n；808传感器n启动；809GPS检测，即寻找并初始化GPS设备；810GPS启动；811LBS单元检测，即检测基站信号中包含的定位信息；812LBS单元启动，即建立收集基站信号定位信息通道；813拍摄准备。

图9为本发明基于图像文件格式的动感实现的拍摄模块拍摄流程图。901拍摄；902获取拍摄图像，即得到物体原始的图像文件；903获取地址定位信息，即通过GPS或LBS获取地址定位信息，可以是经纬度信息，也可以是基站信号相位差及对应基站代码，由信息处理中心对基站信号相位差及对应基站代码进行解析获得地理位置信息；904获取传感器信息，即获取所有启动的传感器信息，如：方向信息、水平倾角信息、加速度值信息、光强信息、噪声值信息、温度信息、气压信息、湿度信息、环境气体信息、环境粉尘信息；905获取时间，即获取拍摄图像时的时间，可以是本地时间，也可以是网络标准时间，也可以以时间戳标定；908生成包含传感器信息图像文件。

图10为本发明基于图像文件格式的动感实现的拍摄模块和客户端软件连接的实施方式。本发明的装置可以是：相机、摄像机、手机、头戴式终端、电脑等，所述装置安装客户端软件或拍摄模块，这样通过客户端上传包含运动信息的图像以便于和其他人共享运动动感。1001互联网服务器，1002客户端软件，1003拍摄模块，即拍摄模块软件，可以是嵌入式软件，也可以是拍摄模块程序，1003拍摄模块包括：1004摄像获取单元、1005传感器信息获取单元、1006地址定位信息获取单元、1007信息处理单元。客户端软件1002和拍摄模块1003相连，客户端软件1002和互联网服务器1001进行数据交换，上传或下载数据，拍摄模块1003负责将信息处理单元1007处理完成后的图像文件传送给客户端软件1002，客户端软件1002负责将所述图像文件上传至互联网服务器1001。摄像获取单元1004负责获取拍摄的图像，传感器信息获取单元1005负责获取传感器信息，如：方向信息、水平倾角信息、地理位置信息、加速度值信息、光强信息、噪声值信息、温度信息、气压信息、湿度信息、环境气体信息、环境粉尘信息，当然，不同的信息由对应的不同传感器采集，地址定位信息获取单元1006负责获取地址定位信息，如GPS信息、基站信息，信息处理单元1007负责将传感器信息获取单元1005负责获取传感器信息、地址定位信息获取单元1006负责获取地址定位信息赋值到摄像获取单元1004获取的图像文件中。

当然，拍摄模块也可以直接将信息处理单元处理完成的图像文件直接上传至互联网服务器。

一种基于图像文件格式的动感实现的方法，其特征是：有拍摄模块软件，拍摄模块包括：摄像获取单元、传感器信息获取单元、地址定位信息获取单元、信息处理单元，传感器信息获取单元负责获取传感器采集的信息，地址定位信息获取单元负责获取地址定位信息，信息处理单元负责将传感器信息获取单元获取的传感器信息及地址定位信息获取单元获取的地址定位信息赋值到摄像获取单元拍摄的图像文件中。

拍摄模块和客户端软件相连。

图11为本发明基于图像文件格式的动感重现系统原理图。1101图像源，即采用本发明所述拍摄装置拍摄的图像，图像文件中包含方向信息、两个垂直的水平倾角信息、还可以包含加速度信息；1102图像信息提取，即提取图像文件中的1103X水平倾角值、1104Y水平倾角值、1105方向角度值、1106加速度X分量ax、1107加速度Y分量ay、1108加速度Z分量az；1109坐标转换，即对X水平倾角值1103、Y水平倾角值1104、方向角度值1105进行处理，转换为动感重现系统转动坐标；1114姿态伺服单元，包含1115X转动位置伺服单元、1116Y转动位置伺服单元、1117Z转动位置伺服单元；1110加速度伺服单元，包含1111X加速度伺服单元、1112Y加速度伺服单元、1113Z加速度伺服单元。

图12为本发明利用姿态函数微分计算获得加速度值的动感重现系统原理图。1201图像源，即采用本发明所述拍摄装置拍摄的图像，图像文件中包含方向信息、两个垂直的水平倾角信息；1202图像信息提取，即提取1203X水平倾角值、1204Y水平倾角值、1205方向角度值；1206坐标转换，即转换为1207转动角度值，包含X、Y、Z的转动值分量；1208姿态伺服单元包含X、Y、Z的转动位置伺服单元，分别由X、Y、Z的转动值分量驱动；1209转动值微分计算，即对转动值随时间变化的函数对时间求导，得到X、Y、Z转动微分值；1210转动加速度伺服单元，包括X、Y、Z的转动加速度伺服单元，分别由X、Y、Z的转动微分值驱动。

所述计算过程的目的是根据运动信息量或函数还原动感模拟量的一种方法，即动感计算单元的一种。

图13为本发明动感重现系统控制软件流程图。1301开始；1302获取图像运动信息，即获取图像文件中方向信息、两个垂直的水平倾角信息、加速度信息；1303坐标转换，即对运动信息进行处理，转换为动感位置参数1304获取姿态参数值，即获取动感位置参数中的空间转动位置参数，并驱动1305姿态伺服单元；1306获取加速度参数值，1307加速度参数读取，1308加速度检测，如果加速度值a=0，则1309加速度伺服单元复位，如果加速度值a≠0，则1310加速度伺服单元脉冲输出。

本发明动感重现系统伺服单元输出至执行装置，即本发明人体附加装置。

所述计算过程的目的是根据运动信息量或函数还原动感模拟量的一种方法，即动感计算单元的一种。

图14为本发明动感重现系统采用电脉冲信号模拟动感的装置原理图。本实施例动感重现系统由运动信息获取单元、电脉冲动感计算单元、调制器、脉冲信号发生器、脉冲信号电极对组成，其中调制器、脉冲信号发生器、脉冲信号电极对有多组，另外还设置有一个公共电极，运动信息由图像文件提供，电脉冲动感计算单元对获取的运动信息函数进行计算，对各运动分量进行微分计算或积分计算，计算结果提供给调制器，由调制器对脉冲信号发生器进行调制，控制脉冲信号的强度、脉宽、频率、强度的变化、频率的变化、波形的变化、电压极性的变化，最后输出到脉冲信号电极，所述电极分别紧贴在人体适当位置的皮肤或穴位。

图15为本发明提取运动参数实现动感重现或模拟的实施方案。

1501运动参数获取，运动参数可以来源于图11中1106加速度X分量ax、1107加速度Y分量ay、1108加速度Z分量az，以及1103X水平倾角值、1104Y水平倾角值、1105方向角度值；或来源于图12中1207转动角度值。

1502机械动感计算单元，对获取的运动参数进行计算，形成各机械捆绑人体附加装置的X、Y、Z方向的加速度作用力信号，以及各机械捆绑人体附加装置之间的挤压、拉伸作用力信号。

1503伺服单元，伺服单元包含若干个，分别控制各自的人体附加装置。

运动参数即运动信息的参数。

图16为本发明调用电脉冲动感数据库实现动感重现或模拟的实施方案。首先获取动感代码，动感代码即动感数据库检索代码，本实施例中的动感数据库为电脉冲动感数据库，动感代码对应的动感数据单元至少包括如下信息之一：脉冲强度、脉宽、频率、持续时间、波形、电压极性、副载波、基波\副载波形式，调制器根据动感数据单元对脉冲信号发生器进行调制，输出所需要的信号，由脉冲信号电极对人体进行刺激。

另外还设有公共电极，目的是为了满足各脉冲信号电极对之间的动感需要。

图17为本发明动感重现系统采用电脉冲信号模拟动感的装置的电极布置图。电极布置可以由多对按一定的角度布置，较佳的是两对电极垂直布置在人体皮肤或穴位，脉冲信号电极对1或2的信号来源于各自的脉冲信号发生器，脉冲信号发生器受控于调制器，调制器的控制信号来源于动感计算单元，动感计算单元的数据可以基于图11方案中1106加速度X分量ax、1107加速度Y分量ay、1108加速度Z分量az；或动感计算单元的数据基于图12方案中1209转动值微分计算：X转动微分值、Y转动微分值、Z转动微分值。

图18为本发明获取运动信息生成动感数据库的步骤。动感数据库分为机械动感数据库和电脉冲动感数据库，动感代码也相应分为机械动感代码和电脉冲动感代码，考虑到机械方式和电脉冲方式的不同点，动感数据库的建立方式和动感数据库的动感数据单元结构是不一样的。

1801运动信息获取，包括：现场传感器采集的运动信息、基于图像文件格式的运动信息、图像识别获得的运动信息；1802动感计算单元，动感计算单元分为机械动感计算单元和电脉冲动感计算单元，分别处理计算机械动感和电脉冲动感；1803动感数据库，动感数据库分为机械动感数据库和电脉冲动感数据库，分别由机械动感计算单元和电脉冲动感计算单元计算处理生成，动感数据库结构形式是以动感代码为索引的动感数据单元，动感数据单元分为机械动感数据单元和电脉冲动感数据单元。

机械动感数据单元至少包含如下参数之一：加速度值（以输出电压表达）、加速度脉冲周期、持续时间、分组关联参数。每个机械动感数据单元包含若干组数据，分别对应不同的人体附加装置中的不同驱动组件，各组件之间的互动关系即为分组关联参数。

电脉冲动感数据单元至少包含如下参数之一：脉冲强度、脉宽、频率、持续时间、波形、电压极性、副载波、分组关联参数。每个电脉冲动感数据单元包含若干组数据，分别对应不同的人体附加装置中的不同电极对，各电极对之间的互动关系即为分组关联参数。

当然，动感数据库可以人工建立，即人工定义动感数据单元的各项参数。

或者对动感计算单元1802生成的动感数据库1803再进行后期人工处理，形成标准动感数据库。

图19为本发明对普通音视频文件进行模型计算生成运动信息并进行动感播放的流程图。

1901音视频文件，指传统的音视频文件，即不包含运动信息的文件；1902视频文件模型计算，即对视频图像中的特征点进行识别，根据特征点的移动轨迹计算特征点的速度、加速度数值；1903音频模型计算，即对音频频谱进行分析，提取和运动关联的频谱特征计算场景的动感，如巨大声音的震动感、通过识别汽车声频谱模拟震动感、通过识别爆炸声频谱模拟冲击感、通过识别舞厅声频谱模拟声波冲击感等；1904运动信息，即通过模型计算获取的运动信息；1905动感计算单元，将运动信息计算出驱动伺服单元或调制器的信号；1906动感播放，即对传统的音视频文件进行模拟动感播放。

图20为本发明对普通音视频文件进行模型计算生成动感代码后提取标准动感数据库进行模拟动感播放。2001音视频文件，指传统的音视频文件，即不包含运动信息的文件；2002视频文件模型计算，即对视频图像中的特征点进行识别，根据特征点的移动轨迹计算特征点的速度、加速度数值；2003音频模型计算，即对音频频谱进行分析，提取和运动关联的频谱特征计算场景的动感，如巨大声音的震动感、通过识别汽车声频谱模拟震动感、通过识别爆炸声频谱模拟冲击感、通过识别舞厅声频谱模拟声波冲击感等；2004运动信息，即通过模型计算获取的运动信息；2005动感计算单元，将运动信息计算出动感索引码，即动感代码；2006动感代码生成，即自动生成一系列的动感代码；2007动感数据库，即利用生成的动感代码在动感数据库中寻找对应的动感数据单元；2008动感播放，即对传统的音视频文件进行模拟动感播放。

图21为基于图像的模型计算原理。2101为人物图像中的前帧，2102为人物的一个特征点，2103为人物图像后帧，2104为人物图像的后帧。前帧2101和后帧2104可以相差一帧或数帧，特征点2102在前后帧相差△X像素、△Y像素，前后帧时间差为t，则X分量速度为Vx=△X/t，Y分量速度为Vy=△Y/t，合速度为V，方向即为特征点运动方向，同理，取得特征点运动轨迹上的所有即时速度，任意两个相邻即时速度之差除以相邻时间差即为这一点的加速度，加速度值代表作用力，即F=m*a，F是作用力，a是加速度，m是运动物体质量，可以作为参数使用，模拟作用力和像素加速度函数关系一致。

或者如下步骤：1、识别图像特征点；2、提取特征点的运动轨迹建立X、Y分量函数，X=f(t)、Y=f(t)；3、对X=f(t)求导获得X分量像素速度Vx，对Y=f(t)求导获得Y分量像素速度Vy；4、对X=f(t)求二次导数获得X分量像素加速度ax，对Y=f(t)求二次导数获得Y分量像素加速速度ay；5、将加速度还原为作用力Fx=β*m*ax，Fy=β*m*ay，Fx是X方向作用力，Fy是Y方向作用力，m为运动物体质量，β是单位统一系数，即力的单位与像素加速度之间的一个固定的单位换算系数。

进一步，采用至少两台成已知角度的摄像机拍摄同一个物体的运动轨迹，优化的为两台摄像机相互垂直，即一种利用视频图像计算物体加速度与作用力的方法，其步骤是：1、识别图像特征点；2、提取特征点的运动轨迹建立X、Y、Z分量函数，X=f(t)、Y=f(t)、Z=f(t)；3、对X=f(t)求导获得X分量像素速度Vx，对Y=f(t)求导获得Y分量像素速度Vy，对Z=f(t)求导获得Z分量像素速度Vz；4、对X=f(t)求二次导数获得X分量像素加速度ax，对Y=f(t)求二次导数获得Y分量像素加速速度ay，对Z=f(t)求二次导数获得Z分量像素加速速度az；5、将加速度还原为作用力Fx=β*m*ax，Fy=β*m*ay，Fz=β*m*az，Fx是X方向作用力，Fy是Y方向作用力，Fz是Z方向作用力，m为运动物体质量，β是单位统一系数，即力的单位与像素加速度之间的一个固定的单位换算系数，Fx、Fy、Fz可以合成合力。

图像特征点包括特殊特征点、整体轮廓特征点、颜色特征点、人物脸谱特征点、服装特征点。

人物可以识别脸谱并跟踪运动轨迹。或识别特殊人物造型并跟踪运动轨迹。

物体可以识别物体轮廓或颜色并跟踪运动轨迹。

图22为本发明的一种图像计算模型软件用户界面。对于要播放的传统音视频文件，首先调入一幅帧图像，进行设定，2201为调入图像人物特征点，2202为调入图像背景特征点，2203为调入图像视觉主体特征点，用户界面有：模拟对象选择，包括人物和场景，分别包含各自的特征点选择，人物特征点有：左臂、右臂、躯干上、躯干中、躯干下、左大腿、右大腿、左小腿、右小腿，场景特征点有：视觉主体、背景主体。

如果模拟重现人体动感，目的是重现人体感觉，忽略场景选项，计算模型只跟踪人体特征点，实现人体肢体运动重现。

如果模拟场景，即场景对人体的感觉，主要表现为场景变化对人体的动感，如坐车的感觉，计算模型跟踪视觉主体，计算背景主体和视觉主体之间的加速度，并施加于人物特征点的位置，实现场景动感。

设置声谱识别启动/关闭按钮，1、建立声谱场景动感数据库，即和场景关联并一一对应的声谱数据库，如巨大声音的震动感、通过识别汽车声频谱模拟震动感、通过识别爆炸声频谱模拟冲击感、通过识别舞厅声频谱模拟声波冲击感等；2、获取音频信号，对音频频谱进行分析比对，在声谱场景动感数据库中确定场景类型；3、根据场景类型输出模拟动感信息。

图23为本发明机械动感数据库的动感数据单元结构图。动感数据单元包括相对应的动感代码，动感数据单元分为若干分组，分别对应控制人体附加装置中相对应的动感部件，各分组包含加速度值、脉宽、脉冲周期、持续时间、脉冲次数，每个分组的各项数值均有各自的赋值参数，即参数化数据组，另外还设置各分组之间的关联参数。

图24为本发明电脉冲动感数据库的动感数据单元结构图。动感数据单元包括相对应的动感代码，动感数据单元分为若干分组，分别对应控制人体附加装置中相对应的脉冲信号电极，各分组包含脉冲强度（用电压表达）、脉宽、频率、持续时间、波形、电压极性、副载波，每个分组的各项数值均有各自的赋值参数，即参数化数据组，另外还设置各分组之间的关联参数。

图25为本发明电脉冲形式图。电脉冲的脉冲形式可以是：方波、正弦波、三角上升波、三角下降波、梯形波、阶梯波、指数波、锯齿波、包络波等，脉冲波形上可以附加副载波，副载波的形式不做限定，图中2501为方波示意图，2502为副载波示意图，2503为三角波示意图，2504为负极性方波。

这里给出一个频率范围：0.01Hz~20000Hz，电压u：0V~80V，这里不作为本发明的限定条件。

图26为本发明人体附加装置动感部件采用电磁铁对产生拉伸、压缩动作的示意图。

对于持续的作用力可以采用拉伸、压缩的方法来实现，2601是人体躯干或四肢，2602和2604是一对电磁铁，2603是连杆，连杆2603的作用是连接电磁铁2602和电磁铁2604的两个铁心，以便产生拉伸力或压缩力，2607和2605是一对电磁铁，2606是它们之间的连杆。

相对应这种方式的拉伸、压缩效果，机械动感数据库中的动感数据单元分组相应为：加速度值、持续时间，即图23中将分组中的加速度值、脉冲周期、脉冲次数替换为加速度值、持续时间。

图27为本发明基于图像识别重现动感的软件设置用户界面。由于音视频播放内容中有剧情人物和剧情场景，有时会涉及到物体运动的主观感受，对于影片发行者或影院可以事先对剧情对象进行设定，设定用户界面中包含人物、场景、物体，分别对应不同的模拟对象，人物包含：男1号、男2号、男n号、女1号、女2号、女n号，场景包含：视觉主体、背景主体、摄像机运动信息，摄像机运动信息用于重现摄像机拍摄时的动感，物体包括：物体1、物体2、物体n，用于观看者感受物体运动。软件运行后可以将一幅图像帧调入用户界面，图像帧中包含影片中需模拟的对象，如2701是人物，可以赋值给男1号，2702是背景，可以赋值给背景主体，2703是物体，可以赋值给物体1。

人物可以识别脸谱并跟踪运动轨迹。或识别特殊人物造型并跟踪运动轨迹。

物体可以识别物体轮廓或颜色并跟踪运动轨迹。

图28为本发明用户端动感重现界面或选择器。剧情对象选择包括：人物、场景、物体，分别对应不同的模拟对象，人物包含：男1号、男2号、男n号、女1号、女2号、女n号，场景包含：视觉主体、背景主体、摄像机运动信息，摄像机运动信息用于重现摄像机拍摄时的动感，物体包括：物体1、物体2、物体n，用于观看者感受物体运动。

图29为本发明利用动感代码传输动感的实施方案。2901视频信息源，即传统的视频文件，来自电视台或网络服务器；2902动感代码，即视频发行者根据剧情需要编辑的动感代码；2903插入混合，即将剧情需要的动感代码2902插入混合到视频信息源2901中，混合信号通过无线或有线或互联网传送至客户端；在客户端，2904解调分离，即分离视频信息和动感代码；2905视频信息，即传统的视频文件；2906终端播放装置，即播放视频的装置，如电脑、电视机、手机等；2907提取动感代码，即提取视频发行者编辑的动感代码；2908剧情对象选择，如果视频发行者编辑了多个动感对象，则提供用户选择界面，由用户自由选择动感模拟对象；2909动感数据库，即用提取的动感代码2907在动感数据库2909中搜索并提取相应的动感数据单元；2910动感驱动单元或电脉冲单元，根据不同的人体附加装置，由动感数据单元控制伺服单元或电脉冲单元中的调制器；2911人体附加装置，即最后输出到人体附加装置。

图30为本发明利用运动信息信号传输动感的实施方案。3001视频信息源，即传统的视频文件，来自电视台或网络服务器；3002运动信息信号，即传感器采集的运动信息或人工模拟的运动信息；3003插入混合，即将运动信息信号3002插入混合到视频信息源3001中，混合信号通过无线或有线或互联网传送至客户端；在客户端，3004解调分离，即分离视频信息和运动信息信号；3006终端播放装置，即播放视频的装置，如电脑、电视机、手机等；3007提取运动信息信号，即提取发送端插入的运动信息信号；3008剧情对象选择，如果视频发行者提供了多个动感对象的运动信息信号，则提供用户选择界面，由用户自由选择动感模拟对象；3009动感计算单元；3010动感驱动单元或电脉冲单元，根据不同的人体附加装置，由动感计算单元计算的数据控制伺服单元或电脉冲单元中的调制器；3011人体附加装置，即最后输出到人体附加装置。

图31为本发明利用图像识别实现模拟动感的实施方案。3101视频信息源，即传统的视频文件，来自电视台或网络服务器；在客户端，3102视频信息，即收到的传统视频文件；3103终端播放装置，即播放视频的装置，如电脑、电视机、手机等；3104图像识别，即对视频文件中的图像帧中的特征点进行识别，同时可以进行剧情对象选择；3105剧情对象选择，即由用户选择特征点的跟踪对象，如脸谱特征跟踪；3106图像模型计算，即根据图像运动的轨迹计算运动的加速度；3107动感计算单元；3108动感驱动单元或电脉冲单元，根据不同的人体附加装置，由动感计算单元计算的数据控制伺服单元或电脉冲单元中的调制器；3109人体附加装置，即最后输出到人体附加装置。

图32为本发明手持装置实现模拟动感的实施方案。3201为电磁铁，可以布置多组，分别为X、Y、Z方向；3202为偏心轮，可以布置多组，分别为X、Y、Z方向；3203为电脉冲信号电极，可以布置多组；3204为手持装置主体，手持装置是指：手机、移动终端、平板电脑等可以拿在手上的电子装置。

目前手机有摄像装置、运动感应装置（动感传感器）及偏心轮装置，通过偏心轮产生的颤动可以简单地模拟拍摄时的动感或剧情编辑动感。

电磁铁或偏心轮是动感部件，动感部件即能够产生动作的部件。

一种手机，其特征是：包括动感部件，所述动感部件的动作受控于所播放的图像文件中包含的运动信息。

一种手机，其特征是：包括动感部件，所述动感部件的动作受控于所播放的图像文件中的图像特征点的运动信息。

一种手机，其特征是：包括动感部件，所述动感部件的动作受控于动感数据库。

一种手机，其特征是：包括电脉冲电极，电脉冲电极和电脉冲发生器相连，电脉冲发生器和调制器相连，调制器获取控制信号。

一种手机软件，其特征是：拍摄图像同时采集动感传感器信息并即时写入图像文件中。

一种手机软件，其特征是：播放图像时，提取图像中的动感传感器采集的信息，所述动感传感器采集的信息控制动感部件的动作。

一种手机软件，其特征是：播放图像时，根据编辑的动感代码提取动感数据库中的动感数据单元，所述动感数据单元控制动感部件的动作。

图33为本发明手持装置应用于手机或平板电脑的硬件配置图。图中为一对相同的手持装置，通过互联网传输信息，是一个装置向另一个装置传输抖动的示意图。以下以手机为例说明，3301是手机本体，包含手机的通常配置；3302是偏心轮，提供震动感，目前手机有这个配置，仅用于输出讯号，和本发明提出的动感有区别，讯号只是一个有无值，动感是一个变化的模拟值，一般有配置硬件伺服单元或软件伺服单元；3303是电磁铁，提供动感；3304硬件电路，包括输入、输出接口，包括软件运行的硬件配置，如果设置电脉冲电极则还包括电脉冲发生器、调制器；3305传感器，即采集运动信息的传感器即动感传感器，如陀螺仪传感器、加速度传感器、倾角传感器、方向传感器等；3306手机触屏；3307手指，指控制触屏的手指；3308电脉冲电极，如果采用电脉冲人体附加装置形式则配置至少一对电脉冲信号电极。通过硬件电路3304的输入、输出接口分别和偏心轮3302、电磁铁3303、传感器3305、手机触屏3306、电脉冲电极3308相连。

根据需要，简单配置可以去掉电磁铁3302、电脉冲电极3308，即目前手机的现有配置。

作为电脉冲方案，一种手持装置，其特征是：设置电极，至少包含如下单元或组合：电脉冲发生器、调制器，电脉冲发生器和调制器相连，调制器获取控制信号，所述电极作用于人体产生刺激。

图34为本发明手持装置动感检测程序流程图。3401开始；3402动感检测，即采集动感传感器的信息；3403判断，如无传感器信息则继续检测，如有则进入3404；3404读取加速度，即读取传感器的加速度值或加速度函数，加速度函数即一段时间内的加速度的变化函数；3405运动信息待读，即将加速度值或加速度函数写入缓存等待读取，并在一设定时间后刷新。

图35为本发明手持装置运动信息发送程序流程图。抖动动感传输于重现一般应用于某个应用软件，如即时通讯软件、游戏软件等，3501应用软件启动，如即时通讯软件、游戏软件等；3502动感传输启动指令，即在应用软件中嵌入动感传输程序；或着3503读取运动信息，即读取图34中3405运动信息待读缓存中的运动信息；3505发送运动信息，即通过应用软件原来的通讯渠道发送运动信息；或者3504读取触屏信息，即读取手指触屏时的信息；3506发送触屏信息，即通过应用软件原来的通讯渠道发送触屏信息，触屏信息可以应用于即时通讯软件或游戏软件给对方“戳一下”或“打一下”的动感，触屏信息是一个无大小、仅仅是有无的一个信息量，进一步，结合运动信息中的加速度值，模拟触屏的轻重感觉，如“重戳一下”或“重打一下”的动感，或用于游戏中和触屏轻重相关的项目。

图36为本发明手持装置动感重现的程序流程图。3601应用软件启动，如即时通讯软件或游戏软件等；3602读取外来信息，指读取对方传来的信息；3603是否动感信息，如果否则执行传统模式，即应用软件原有的模式，可以用文件头的特征码识别；3604应用软件原有的模式，如即时通讯原有的对话方式；3605动感信息判断，即对来自对方的动感信息的类型做出判断，可以用文件头的特征码来识别；3606触屏信息动感执行，即由动感部件对触屏信息做出反应；3607读取运动信息，即读取运动信息的加速度值或加速度函数；3608伺服单元，伺服单元的作用是根据输入量对输出量做出量化反应，可以通过硬件实现，也可以通过软件实现，控制的参数是：电压大小、电压极性、电压占空比、持续时间、包络波形等，现有的手机震动输出没有设置控制电压大小和电压极性的硬件装置，可以通过软件控制输出的占空比、持续时间来实现伺服，即伺服单元；3609运动信息执行，即将伺服单元输出量输出到动感部件。

图37为本发明震动动感数据库的动感数据单元结构图。震动动感数据单元包括相对应的动感代码，震动动感数据单元分为若干分组，分别对应控制人体附加装置中相对应的震动动感部件，各分组包含振幅1、频率1、振幅2、频率2、振幅n、频率n、持续时间，每个分组的各项数值均有各自的赋值参数，即参数化数据组，另外还设置各分组之间的关联参数。

震动一般由不同振幅、不同频率的波动组成，人体感觉震动的方式是震动感和相应的声波。

图38为一种触感部件的触感器件单元。触感的指标是触压、移动距离、移动速度，对于模拟装置，由于触感器件单元的移动距离有限，所以模拟控制指标是触压、往复频率、持续时间、各触感器件单元之间的运动相位差。触感部件由触感器件单元构成，数个触感部件排列形成触感部件矩阵，即触感装置，图中为一个触感器件单元，3801为触杆，触杆的一头可以给皮肤产生压力并在皮肤上自由移动；3804为皮肤；3802为X、Y平面布置的电磁铁，3801触杆在3802电磁铁的磁场作用下可以在X、Y方向自由运动，电磁铁的磁场由动感信号控制；3803电磁铁负责触杆3801的提放与作用于皮肤3804的作用力即触压。触杆为铁质材料。

相应地，可以形成触感数据库，触感数据单元包括相对应的动感代码，触感数据单元分为若干分组，分别对应控制人体附加装置中相对应的触感部件，各分组包含触压、往复频率、持续时间、各触感器件单元之间的运动相位差，每个分组的各项数值均有各自的赋值参数，即参数化数据组，另外还设置各分组之间的关联参数。

一种触感部件，其特征是：包含触杆和布置在触杆外围的电磁铁，触杆可以在电磁铁中自由运动。

触感信息的来源可以采用触感传感器，触感传感器的功能是取得触压、移动距离、移动速度，或来源于触屏的触感信息（触压、移动距离、移动速度），或根据触压、移动距离、移动速度等指标人工模拟触感信息。

图39为本发明人体附加装置联合使用的实施方案。首先获取动感信息，动感信息包括运动信息、震动信息、触感信息，通过动感计算单元计算，或调用动感数据库（获取的动感信息为动感代码），人体附加装置为机械动感部件、震动动感部件、触感动感部件、电脉冲电极，多种动感部件联合作用于人体产生逼真动感。

图40为人工制作动感数据库或动感电影的流程图。开始后调入参数化动感数据单元，即格式化的动感数据单元，调节动感参数，即对赋值参数进行调节，人体判断效果是否满意，否，继续调节动感参数，是，形成标准的动感数据库，或编辑插入影片。

建立动感数据库制作工具软件，动感数据库制作工具软件有用户界面，用户界面包括：动感数据单元选择，即可以自由选择动感数据单元组成项目；动感模拟部位选择，即选择人体的部位；赋值参数设定，即设置赋值参数值或函数；动感算法设置，即设置动感算法公式。

建立电影动感编辑软件，软件有用户界面，用户界面包括：影片导入，即导入要编辑的影片；动感数据库调用，即调用匹配的动感数据单元；动感数据单元赋值参数调整，即调节赋值参数或函数使动感符合影片剧情。

Claims (19)

1.一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：系统包含图像识别程序、图像计算模型程序、动感计算单元，图像识别程序负责图像特征点的识别，图像计算模型程序负责计算特征点的运动轨迹获得加速度值或函数，动感计算单元根据加速度值或函数还原动感模拟量，步骤包括：（1）识别图像特征点；（2）提取特征点的运动轨迹建立X、Y分量函数，X=f(t)、Y=f(t)；（3）对X=f(t)求导获得X分量像素速度Vx，对Y=f(t)求导获得Y分量像素速度Vy；（4）对X=f(t)求二次导数获得X分量像素加速度ax，对Y=f(t)求二次导数获得Y分量像素加速速度ay；（5）将加速度还原为作用力Fx=β*m*ax，Fy=β*m*ay，Fx是X方向作用力，Fy是Y方向作用力，m为运动物体质量，β是单位统一系数，即力的单位与像素加速度之间的一个固定的单位换算系数。

2.一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：采用至少两台成已知角度的摄像机拍摄同一个物体的运动轨迹，优化的为两台摄像机相互垂直，其步骤是：（1）识别图像特征点；（2）提取特征点的运动轨迹建立X、Y、Z分量函数，X=f(t)、Y=f(t)、Z=f(t)；（3）对X=f(t)求导获得X分量像素速度Vx，对Y=f(t)求导获得Y分量像素速度Vy，对Z=f(t)求导获得Z分量像素速度Vz；（4）对X=f(t)求二次导数获得X分量像素加速度ax，对Y=f(t)求二次导数获得Y分量像素加速速度ay，对Z=f(t)求二次导数获得Z分量像素加速速度az；（5）将加速度还原为作用力Fx=β*m*ax，Fy=β*m*ay，Fz=β*m*az，Fx是X方向作用力，Fy是Y方向作用力，Fz是Z方向作用力，m为运动物体质量，β是单位统一系数，即力的单位与像素加速度之间的一个固定的单位换算系数，Fx、Fy、Fz可以合成合力。

3.一种动感重现虚拟现实的方法，其特征在于，包括步骤：（1）获取传统视频文件中人物或背景图像帧；（2）建立人物或背景图像特征模型；（3）对帧序列人物或背景图像特征点进行识别，特征点在前后帧相差△X像素、△Y像素，前后帧时间差为t；（4）计算人物或背景图像特征点即时运动速度，即位移量除以时间，则X分量速度为Vx=△X/t，Y分量速度为Vy=△Y/t；（5）以速度时间函数计算加速度，即两个速度点的速度差值除以时间；（6）加速度值输出到动感计算单元；（7）由动感计算单元控制调制器，再控制脉冲信号发生器，通过脉冲电极作用于人体；或由动感计算单元控制伺服单元，由伺服单元控制机械人体附加装置作用于人体。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种动感重现虚拟现实的方法的建立动感数据库的步骤，其特征是：（1）获取视频文件中人物或背景图像帧；（2）建立人物或背景图像特征模型；（3）对帧序列人物或背景图像特征点进行识别；（4）利用位移量除以时间计算人物或背景图像特征点即时运动速度；（5）利用两个速度点的速度差值除以时间计算加速度；（6）加速度值输出到动感计算单元；（7）动感计算单元建立动作索引，建立索引和动感数据单元的对应数据库。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：系统包含声谱识别程序、声谱场景动感数据库，声谱识别程序负责识别声音的场景类型，声谱场景动感数据库提供匹配的场景动感/震动输出，或根据声音信号强弱直接模拟为震动量大小输出，步骤包括：（1）提取一定时间的音频文件段；（2）解析为频谱特征谱；（3）和声谱场景动感数据库中的特征谱比对；（4）确定场景类型。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：系统包括动感信息获取单元、伺服单元、捆绑人体附加装置或坐靠垫装置或手持装置，动感信息获取单元负责获取包含动感参数的信号，伺服单元根据动感信息获取单元获取的动感参数信号驱动捆绑人体附加装置或坐靠垫装置或手持装置，捆绑人体附加装置即捆绑在人体上，手持装置即握在手上的装置，所述装置包含动感部件，动感部件作用于人体产生动感。

7.根据权利要求6所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：捆绑人体附加装置或坐靠垫装置或手持装置至少是如下形式之一或组合：液压方式、气压方式、偏心轮方式、直线电机方式、电磁铁方式、电声转换震动方式、触感装置方式。

8.根据权利要求7所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：系统还包括动感计算单元，动感计算单元对获取的动感参数或函数进行计算，对各运动分量进行微分计算或积分计算，计算结果提供伺服单元，由伺服单元驱动动感部件。

9.根据权利要求7或8所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：动感部件是手机的偏心轮，通过软件控制输出到偏心轮的电压的占空比、持续时间来实现动感的量化反应。

10.根据权利要求1或2或3所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：系统还包括动感数据库，所述动感数据库包含动感代码，通过检索动感代码提取动感数据单元赋值给伺服单元，由伺服单元驱动动感部件。

11.根据权利要求1或2或3所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：系统包含动感数据库，由视频文件中插入的动感代码检索动感数据库中相对应的动感数据单元，由动感数据单元控制伺服单元。

12.根据权利要求1或2或3所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：系统包括动感信息获取单元、脉冲信号发生器、电脉冲信号电极，动感信息获取单元负责获取包含动感参数的信号，脉冲信号发生器根据动感信息获取单元获取的动感参数信号产生相应脉冲并驱动电脉冲信号电极，电脉冲信号电极和人体皮肤相接触，以脉冲电流做用于人体产生动感。

13.根据权利要求 12所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：系统还包括调制器，所述调制器对脉冲信号发生器进行调制控制，至少调制控制脉冲信号如下指标之一或组合：强度、脉宽、频率、持续时间、强度的变化、频率的变化、波形变化、电压极性的变化、一重或多重波形的叠加、包络波形，最后脉冲信号输出到脉冲信号电极，所述脉冲信号电极紧贴在人体适当位置的皮肤或穴位。

14.根据权利要求13所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：系统还包括动感计算单元，动感计算单元对获取的运动参数或函数进行计算，对各运动分量进行微分计算或积分计算，计算结果提供给调制器，由调制器对脉冲信号发生器进行调制。

15.根据权利要求12所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：系统还包括动感数据库，所述动感数据库包含动感代码，通过检索动感代码提取动感数据单元赋值给调制器，由调制器对脉冲信号发生器进行调制。

16.根据权利要求12所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：系统包含动感数据库，由视频文件中插入的动感代码检索动感数据库中相对应的动感数据单元，由动感数据单元驱动调制器。

17.根据权利要求12所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：至少有一组脉冲信号电极安装在手持装置上。

18.根据权利要求1或2或3所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：动感信息来源于图像文件信息项、或人工模拟信号、或运动采集装置采集的信号、或传感器采集的信号、或图像识别程序识别的特征点运动信息、或动感代码检索的动感信息、或声谱识别程序识别的和运动/震动相关的场景信息、或触屏信息、或编辑插入的动感信息。

19.根据权利要求18所述的一种动感重现虚拟现实的方法，其特征是：有摄像装置，至少有一个传感器和所述摄像装置相连，所述传感器采集的信息值即时写入所述摄像装置拍摄的图像文件中，图像文件中至少包含如下信息之一或组合：方向信息、水平倾角信息、加速度值信息、震动信息、触感信息。

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