CN110209282A - 基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法，将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接，并建立模型；根据VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制自动控制设备输出烟雾的输出热量，以实现基于虚拟现实的疏散环境中烟雾的交互操作。该方法将气味播放器接入虚拟地铁站火灾实验场景，能用于HTC VIVE和KAT跑步机，实现虚拟场景中烟雾在现实物理环境中的自动化控制，提供基于嗅觉通道的人机交互，可用于进行火灾疏散行为实验，搜集行为实验数据，具有感知的真实性与实时性。本公开还提供了一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互装置。

Description

基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法和装置

技术领域

本公开涉及虚拟现实与场景模拟技术领域，具体而言，涉及一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法和装置。

背景技术

生活中常见的提供烟雾的装置有舞台烟雾机和4D影院特效系统。基于VR开发的烟雾技术有气味播放器，具体型号有VAQSO VR设备和气味王国VR气味播放器。现有技术中，舞台烟雾机的改造过程繁琐，且系统稳定系无法保证。4D影院特效系统市场成本较高，且体验感差。VAQSO VR，续航时间2小时，售价未知，需国外采购，上市情况未知。即适用范围局限，不具有广泛的应用性。

发明内容

为了解决现有技术中的技术问题，本公开实施例提供了一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法和装置，将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接，并建立模型；其中，模型为基于VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统结合的模型；根据VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制自动控制设备输出烟雾的输出热量，以实现基于虚拟现实的疏散环境中烟雾的交互操作。由此，将气味播放器接入虚拟地铁站火灾实验场景，能用于HTC VIVE和KAT跑步机，实现虚拟场景中烟雾在现实物理环境中的自动化控制，提供基于嗅觉通道的人机交互，可用于进行火灾疏散行为实验，搜集行为实验数据，具有感知的真实性与实时性。

第一方面，本公开实施例提供了一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法，包括以下步骤：将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接，并建立模型；其中，所述模型为基于VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统结合的模型；根据所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制所述自动控制设备输出烟雾的输出热量，以实现基于虚拟现实的疏散环境中烟雾的交互操作。

在其中一个实施例中，所述将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接包括：通过WIFI将布设在多个场景的至少一个所述硬件设备与所述自动控制设备进行连接；通过蓝牙和/或有线连接将布设在多个场景的至少一个所述自动控制设备与所述VR场景软件系统行连接。

在其中一个实施例中，所述建立模型包括：建立基于所述硬件设备与所述VR场景软件系统的烟雾模拟模型，以及建立结合训练路径的评价模型。

在其中一个实施例中，所述模型支持接入任一由Unity3D引擎开发的通过粒子系统建立火灾虚拟场景的VR场景环境。

在其中一个实施例中，所述的根据所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制烟雾的输出热量包括：所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离与控制烟雾的输出热量成正比。

在其中一个实施例中，所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离与控制烟雾的输出热量成正比包括：所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离最近时，控制烟雾的第七档输出，使得输出热量达到极大值；所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离最远时，控制烟雾的第一档输出，使得输出热量达到极小值。

在其中一个实施例中，所述烟雾包括至少1种气味。

第二方面，本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

第三方面，本公开实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的方法的步骤。

第四方面，本公开实施例提供了一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互装置，所述装置包括：连接与建立模块，用于将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接，并建立模型；其中，所述模型为基于VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统结合的模型；控制与交互模块，用于根据所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制所述自动控制设备输出烟雾的输出热量，以实现基于虚拟现实的疏散环境中烟雾的交互操作。

本发明提供的一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法和装置，将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接，并建立模型；根据VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制自动控制设备输出烟雾的输出热量，以实现基于虚拟现实的疏散环境中烟雾的交互操作。由此，将气味播放器接入虚拟地铁站火灾实验场景，能用于HTC VIVE和KAT跑步机，实现虚拟场景中烟雾在现实物理环境中的自动化控制，提供基于嗅觉通道的人机交互，可用于进行火灾疏散行为实验，搜集行为实验数据，具有感知的真实性与实时性。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍：

图1为本发明一个实施例中的一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法的步骤流程示意图；

图2为本发明一个实施例中的一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法中调用自动控制设备进行气味播放的示例图；

图3为本发明一个实施例中的一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互装置的结构示意图；

图4为本发明一个实施例中的一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互装置中的自动控制设备的结构示意图；

图5(a)-(c)为本发明一个实施例中的一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互装置中的硬件设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请进行进一步的详细介绍。

在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本公开的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法和装置的具体实施方式进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为一个实施例中的一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法的流程示意图，具体包括以下步骤：

步骤102，将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接，并建立模型。其中，模型为基于VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统结合的模型。

具体的，将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接包括：通过WIFI将布设在多个场景的至少一个硬件设备与自动控制设备进行连接；通过蓝牙和/或有线连接将布设在多个场景的至少一个自动控制设备与VR场景软件系统行连接。由此，提高了连接的灵活性与高效性。

进一步地，建立模型包括：建立基于硬件设备与VR场景软件系统的烟雾模拟模型，以及建立结合训练路径的评价模型。由此，为后续的模拟提高了有效地数据支撑。其中，需要说明的是，模型支持接入任一由Unity3D引擎开发的通过粒子系统建立火灾虚拟场景的VR场景环境。

需要说明的是，通过WIFI将布设在多个场景的至少一个硬件设备与自动控制设备进行连接；通过蓝牙和/或有线连接将布设在多个场景的至少一个自动控制设备与VR场景软件系统行连接之前，将自动控制设备(可理解为资源)完成接入。

进行示例为：将CP210x_Windows_Drivers.zip解压，根据系统版本运行CP210xVCPInstaller_x86.exe或者CP210xVCPInstaller_x64.exe；安装完成，将控制器插入电脑的USB口；给设备通电，程序调ScentrealmInit函数进行初始化，如返回0则表示初始化成功，可以调用气味播放函数进行气味播放；否则表示初始化失败，调用ScentrealmGetConnectStatus函数获取连接状态，返回2表示控制器未连接，此时可以尝试插拔控制器、更换USB口或者重启电脑；返回1表示设备未连接，此时可以查看设备是否通电；如果接口调用都是成功的，但是并未播放气味，请确认气味设备左侧电源键是否已按下，并发出绿光。需要说明，以上示例为了更加精准与清晰理解本公开提出的一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法，且公开的本方法所保护的范围不限于上述示例。

此外，还可以进行示例，以scentrealm-SDK.dll命名的文件名称，通过预设脚本语言代码完成DLL函数的定义与描述。

首先，对自动控制设备(控制器)进行初始化，即初始化函数原型为：intScentrealmInit()；功能描述为：控制器初始化；参数说明情况为：无参数；返回说明情况为：0代表成功，-1代表失败。

其次，对自动控制设备完成气味的播放操作，即函数原型为：intScentrealmPlaySmell(int smell,int duration)；功能描述为：自动控制设备播放指定气味；参数说明情况为：当参数为smell时，参数类型为int型，对该smell参数的描述说明为：气味播放口编号，从自然数1开始；当参数为duration时，参数类型为int型，对duration参数的描述说明为：播放时长，单位时间用秒计算。返回说明情况为：0代表成功，-1代表失败。

再次，对自动控制设备完成停止气味的播放操作，即函数原型为：函数原型为：intScentrealmStopPlay()；功能描述为：自动控制设备停止播放所有气味；参数说明情况为：无参数；返回说明情况为：0代表成功，-1代表失败。

此外，还需要说明的是，除了通过WIFI将布设在多个场景的至少一个硬件设备与自动控制设备进行连接；通过蓝牙和/或有线连接将布设在多个场景的至少一个自动控制设备与VR场景软件系统行连接外，还可以通过函数的调取实现实时获取上述连接状态的操作。具体的，函数原型为：int ScentrealmGetConnectStatus()；功能描述为：自动控制设备实时获取当前连接状态；参数说明情况为：无参数；返回说明情况为：0代表自动控制设备连接成功，1代表自动控制设备未连接，2代表自动控制设备未连接。进一步地，还可以通过函数的调取实现关闭自动控制设备的操作。具体的，函数原型为：int ScentrealmClose()；功能描述为：关闭自动控制设备连接；参数说明情况为：无参数；返回说明情况为：0代表成功，-1代表失败。

步骤104，根据VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制自动控制设备输出烟雾的输出热量，以实现基于虚拟现实的疏散环境中烟雾的交互操作。

具体的，根据VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制烟雾的输出热量包括：VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离与控制烟雾的输出热量成正比。其中，VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离与控制烟雾的输出热量成正比包括：VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离最近时，控制烟雾的第七档输出，使得输出热量达到极大值；VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离最远时，控制烟雾的第一档输出，使得输出热量达到极小值。且烟雾包括至少1种气味。可选地，包括但不限于烧焦气味、鱼气味、拉面气味、女士气味、草地气味等，且气味辐射棒球大小范围。由此，提高了烟雾气味的多样性与多选择性。

本领域技术人员可以理解的是，系统包括硬件设备和自动控制设备接入VR场景的软件系统两个部分。系统能够接入任何由Unity3D引擎开发的通过粒子系统建立火灾虚拟场景的VR环境(HTC VIVE头显)。系统根据VR场景中使用者所处的烟雾粒子系统的浓度，以无线的方式自动控制物品燃烧气味的浓度，即分为七档，使得使用者能够在现实体感中同步感受虚拟场景中应体验到的气味。气味播放器的气味模拟火灾中物品烧焦的味道，但并不会对人体造成任何危害。本公开在通过气味播放器，提供基于嗅觉通道的人机交互，从而提高基于虚拟现实的疏散环境的临场感，便于进行火灾疏散行为实验，搜集行为实验数据。

需要说明的是，如图2所示为调用自动控制设备，即气味播放器进行气味播放的示例。需要说明的是，本示例适用于更清晰理解与应用本公开提出的基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法。本公开保护范围不限于该示例。

具体的，如图2所示，将自动控制设备，即气味播放器通电，并将其相对应的控制器插入电脑USB接口，调用ScentrealmInit函数进行初始化。当初始化返回为0时，则初始化成功；当初始化返回为非0时，则初始化失败，调用ScentrealmGetConnectStatus函数获取连接状态，连接状态返回1时，则表示自动控制设备，即气味播放器未连接，检查自动控制设备，即气味播放器状态，解决自动控制设备连接问题，例如，对自动控制设备进行充电，最终返回重新初始化；连接状态返回0时，则表示自动控制设备，即气味播放器以及其对应的控制器端口调用正常，即打开自动控制设备电源，最终返回重新初始化，需要说明的是，此处的控制器用于将自动控制设备，即气味播放器与电脑进行连接的电子设备；连接状态返回2时，则表示自动控制设备，即气味播放器对应的控制器未连接，检查自动控制设备，即气味播放器，即解决自动控制设备对应的控制器连接问题，例如，重新插拔自动控制设备对应的控制器，最终返回重新初始化。

本发明提供的一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法，将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接，并建立模型；根据VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制烟雾的输出热量，以实现基于虚拟现实的疏散环境中烟雾的交互操作。该方法将气味播放器接入虚拟地铁站火灾实验场景，能用于HTC VIVE和KAT跑步机，实现虚拟场景中烟雾在现实物理环境中的自动化控制，提供基于嗅觉通道的人机交互，可用于进行火灾疏散行为实验，搜集行为实验数据，具有感知的真实性与实时性。

基于同一发明构思，还提供了一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互装置。由于此装置解决问题的原理与前述一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法相似，因此，该装置的实施可以按照前述方法的具体步骤实现，重复之处不再赘述。

如图3所示，为一个实施例中的一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互装置的结构示意图。该基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互装置10包括：连接与建立模块200和控制与交互模块400。

其中，连接与建立模块200用于将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接，并建立模型；控制与交互模块400用于根据VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制烟雾的输出热量，以实现基于虚拟现实的疏散环境中烟雾的交互操作。

需要说明的是，图4为本发明一个实施例中的一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互装置中的自动控制设备的结构示意图；图5(a)-(c)为本发明一个实施例中的一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互装置中的硬件设备的结构示意图。

具体的，图4在具体示例中，可以为智能气味播放器，该智能气味播放器主要由气味主机、电源组成。主要部件有：气味播放口、换料舱盖(换料区)、充电/数据接口以及通讯指示灯。其中，通讯指示灯熄灭则代表未开机(开关拨至靠近充电口一侧为关机)；通讯指示灯为红灯慢闪则代表正常待机；通讯指示灯为红灯快闪则代表正在充电(充电时要打开设备开关)；通讯指示灯为蓝灯常亮则代表蓝牙连接成功；通讯指示灯为绿灯闪烁则代表气味播放中。

如图5(a)所示，先将自动控制设备，即智能气味播放器固定(捆绑)在头部显示设备上，此处头部显示设备为硬件设备。首先将硬件设备开机，即指示灯红色闪烁，再将蓝牙遥控器激活，硬件设备指示灯变为蓝色常亮；点击遥控器上播放按钮即可开始按预设节奏播放气味，此时硬件设备指示灯绿色闪烁。

进一步地，需要说明的是，在换料舱盖(换料区)进行料盒的替换具体操作步骤为如图5(b)打开换料舱盖，用内六角扳手将料芯从料仓中一一旋下；再将新的料芯顺序旋入，在如图5(c)标有圆点为第一个料芯的位置，标有短线为最后一个料芯的位置，操作时则需要注意旋入的顺序。

本发明提供的一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互装置，首先通过连接与建立模块将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接，并建立模型；再根据控制与交互模块根据VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制烟雾的输出热量，以实现基于虚拟现实的疏散环境中烟雾的交互操作。该装置将气味播放器接入虚拟地铁站火灾实验场景，能用于HTC VIVE和KAT跑步机，实现虚拟场景中烟雾在现实物理环境中的自动化控制，提供基于嗅觉通道的人机交互，可用于进行火灾疏散行为实验，搜集行为实验数据，具有感知的真实性与实时性。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被图1中处理器执行。

本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品。当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述图1的方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。

本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为示例性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

另外，如在此使用的，在以“至少一个”开始的项的列举中使用的“或”指示分离的列举，例如“A、B或C的至少一个”的列举意味着A或B或C，或AB或AC或BC，或ABC(即A和B和C)。此外，措辞“示例的”不意味着描述的例子是优选的或者比其他例子更好。

为了示例和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法，其特征在于，包括以下步骤：

将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接，并建立模型；其中，所述模型为基于VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统结合的模型；

根据所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制所述自动控制设备输出烟雾的输出热量，以实现基于虚拟现实的疏散环境中烟雾的交互操作。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法，其特征在于，所述将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接包括：通过WIFI将布设在多个场景的至少一个所述硬件设备与所述自动控制设备进行连接；

通过蓝牙和/或有线连接将布设在多个场景的至少一个所述自动控制设备与所述VR场景软件系统行连接。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法，其特征在于，所述建立模型包括：建立基于所述硬件设备与所述VR场景软件系统的烟雾模拟模型，以及建立结合训练路径的评价模型。

4.根据权利要求1或4所述的基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法，其特征在于，所述模型支持接入任一由Unity3D引擎开发的通过粒子系统建立火灾虚拟场景的VR场景环境。

5.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法，其特征在于，所述的根据所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制烟雾的输出热量包括：所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离与控制烟雾的输出热量成正比。

6.根据权利要求5所述的基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法，其特征在于，所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离与控制烟雾的输出热量成正比包括：

所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离最近时，控制烟雾的第七档输出，使得输出热量达到极大值；

所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离最远时，控制烟雾的第一档输出，使得输出热量达到极小值。

7.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互方法，其特征在于，所述烟雾包括至少1种气味。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现所述权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现所述权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。

10.一种基于虚拟现实的疏散环境中烟雾交互装置，其特征在于，所述装置包括：

连接与建立模块，用于将硬件设备、自动控制设备与VR场景软件系统进行连接，并建立模型；其中，所述模型为基于VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统结合的模型；

控制与交互模块，用于根据所述VR场景软件系统显示的使用者与烟雾粒子系统的距离，控制所述自动控制设备输出烟雾的输出热量，以实现基于虚拟现实的疏散环境中烟雾的交互操作。