CN110413124A - 一种基于vr视频的人机交互系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于VR视频的人机交互系统及其使用方法，包括控制模块、数据库模块、输出模块、交互模块以及身份识别模块，数据库模块用于存储、检索和下载视频播放文件，输出模块用于向用户播放视频文件，交互模块用于识别用户选择播放视频文件以及切换视角的指令，身份识别模块用于识别、验证用户的身份信息；使用时，用户通过身份识别模块进行身份识别后，输出模块能够提供与其身份相符合的视频文件供其选择，用户通过交互模块实现自主选择感兴趣的视频文件进行观赏，在观赏时又可以通过交互模块自主切换至视频中人或动物的视角进行观赏，大大提高了用户体验的效果。
Description
技术领域
本发明属于VR设备技术领域，具体涉及一种基于VR视频的人机交互系统及其使用方法。
背景技术
VR，一般指虚拟现实，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是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系统仿真使用户沉浸到该环境中。VR虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。VR主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、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，除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知；自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机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；传感设备是指三维交互设备。在VR技术的应用中，往往通过人机交互的方式增强对虚拟世界的体验。
然而现有技术中的VR人机交互系统在实际使用过程中存在一定的缺陷：
目前， VR人机交互技术普遍应用于游戏及模拟训练等领域，通过传感设备提供手势交互等体验，但是使用VR设备观赏电影的视频时，仅能提供人们置身于视频环境内的体验，视角相对固定，不能切换至视频场景中人或动物的视角，使得用户的体验效果一般，不够丰富。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于VR视频的人机交互系统及其使用方法，以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种基于VR视频的人机交互系统，包括控制模块、数据库模块、输出模块、交互模块以及身份识别模块，所述控制模块分别与数据库模块、输出模块、交互模块和身份识别模块电性连接；
其中，所述数据库模块用于存储、检索和下载视频播放文件；
其中，所述输出模块用于向用户播放视频文件；
其中，所述交互模块用于识别用户选择播放视频文件以及切换视角的指令；
其中，身份识别模块用于识别、验证用户的身份信息。
优选的，还包括防沉迷模块，所述防沉迷模块用于监测用户观赏视频文件的持续时间以及用户眼睛的疲劳症状，并及时发布防沉迷警示信息。
优选的，还包括终端设备以及通信模块，所述终端设备用于所述数据库模块下载视频文件，所述终端设备与通信模块信号连接；
其中，所述通信模块用于所述终端设备访问大数据中心进行下载视频文件。
优选的，所述数据库模块包括存储单元、检索单元以及数据下载单元，所述存储单元用于存储视频文件和相应的音频文件；
其中，所述检索单元用于根据用户的身份信息检索与其身份信息相符的播放文件，也用于检索用户选择的播放文件以及用户选择切换视角对应的播放文件；
其中，所述数据下载单元用于通过所述终端设备下载播放文件并储存于所述存储单元中。
优选的，所述输出模块包括视频输出单元以及音频输出单元，所述视频输出单元包括显示屏，用于播放视频画面；
其中，所述音频输出单元用于播放与视频画面相对应的音频文件，并根据用户要求播放不同语种的音频。
优选的，所述交互模块包括语音识别单元以及手势识别单元，所述语音识别单元用于根据用户的口令向所述检索单元提供对应检索词；
其中，所述手势识别单元用于根据用户的手势识别其指令并向所述检索单元提供对应检索词。
优选的，所述身份识别模块包括信息录入单元，所述信息录入单元用于用户录入个人信息并向所述检索单元提供与用户身份信息相符的检索词。
优选的，所述身份识别模块还包括人脸识别单元，所述人脸识别单元用于对用户录入的个人信息进行验证，进行判断个人信息的准确性。
优选的，所述防沉迷模块包括眼睛监测单元、计时单元以及警示单元，所述眼睛监测单元用于检测用户眼睛的眨眼频率、流泪等眼睛疲劳症状；
其中，所述计时单元用于监测用户观赏视频的持续时间，并与观赏持续时间的标准值进行比对；
其中，所述警示单元用于向用户发布防沉迷警示信息。
优选的，一种基于VR视频的人机交互系统的使用方法，包括以下步骤：
S1、用户通过所述信息录入单元录入个人信息，所述人脸识别单元采集用户的面部照片并与个人信息中的身份证照进行比对，验证用户信息的准确性，并提供对应的检索词；
S2、所述控制模块根据所述步骤S1中获得与用户信息匹配的检索词通过所述检索单元对所述存储单元中的文件进行检索，并通过所述视频输出单元显示备选文件；
S3、用户通过语音口令或手势对所述步骤S2中获得的备选文件进行选择，或是另外提供播放文件检索词，所述语音识别单元和手势识别单元识别指令并提供精确检索词；
S4、所述检索单元根据所述步骤S4中获得的检索词对所述存储单元中的文件进行检索，若所述存储单元中无对应文件，则由数据下载单元通过所述终端设备经通信模块访问大数据中心进行下载相应播放文件；
S5、所述视频输出单元和音频输出单元对所述步骤S4中获得播放文件进行播放，同时所述计时单元开始计时；
S6、用户通过语音口令或手势对视频播放中的人或动物的视角进行选择，所述语音识别单元和手势识别单元识别指令并提供精确检索词；
S7、所述检索单元根据所述步骤S6中获得检索词对所述存储单元中的文件进行检索，并通过所述视频输出单元和音频输出单元播放；
S8、所述眼睛监测单元同步监测用户眨眼频率、流泪等眼睛疲劳症状，当所述眼睛监测单元检测到用户频繁眨眼、流泪且计时单元计时接近观赏持续时间的标准值或者计时单元计时达到观赏持续时间的标准值，则由警示单元向用户发布防沉迷警示信息。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明涉及的VR人机交互系统设置有数据库模块、输出模块、交互模块和身份识别模块，用户通过身份识别模块进行身份识别后，输出模块能够提供与其身份相符合的视频文件供其选择，用户通过交互模块实现自主选择感兴趣的视频文件进行观赏，在观赏时又可以通过交互模块自主切换至视频中人或动物的视角进行观赏，大大提高了用户体验的效果。
附图说明
图1为本发明原理框架结构示意图；
图2为本发明数据库模块的内部原理框架图；
图3为本发明输出模块的内部原理框架图；
图4为本发明交互模块的内部原理框架图；
图5为本发明身份识别模块的内部原理框架图；
图6为本发明防沉迷的内部原理框架图。
图中：1-控制模块；2-数据库模块；21-存储单元；22-检索单元；23-数据下载单元；3-输出模块；31-视频输出单元；32-音频输出单元；4-交互模块；41-语音识别单元；42-手势识别单元；5-身份识别模块；51-信息录入单元；52-人脸识别单元；6-防沉迷模块；61-眼睛监测单元；62-计时单元；63-警示单元；7-终端设备；8-通信模块。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-6所示，一种基于VR视频的人机交互系统，包括控制模块1、数据库模块2、输出模块3、交互模块4以及身份识别模块5，控制模块1分别与数据库模块2、输出模块3、交互模块4和身份识别模块5电性连接，数据库模块2用于存储、检索和下载视频播放文件，输出模块3用于向用户播放视频文件，交互模块4用于识别用户选择播放视频文件以及切换视角的指令，身份识别模块5用于识别、验证用户的身份信息，使用时，用户通过身份识别模块5进行身份识别后，输出模块3能够提供与其身份相符合的视频文件供其选择，用户通过交互模块4实现自主选择感兴趣的视频文件进行观赏，在观赏时又可以通过交互模块4自主切换至视频中人或动物的视角进行观赏，大大提高了用户体验的效果。
使用VR视频进行体验时，往往使得用户精力较为集中，极易引起沉迷现象，还包括防沉迷模块6，防沉迷模块6用于监测用户观赏视频文件的持续时间以及用户眼睛的疲劳症状，并及时发布防沉迷警示信息，达到防止用户沉迷其中的效果。
还包括终端设备7以及通信模块8，终端设备7用于数据库模块2下载视频文件，终端设备7与通信模块8信号连接，通信模块8用于终端设备7访问大数据中心进行下载视频文件。
数据库模块2包括存储单元21、检索单元22以及数据下载单元23，检索单元22、数据下载单元23分别与控制模块1双向电信号连接，存储单元21的输入端与控制模块1的输出端电信号连接，存储单元21用于存储视频文件和相应的音频文件，检索单元22用于根据用户的身份信息从存储单元21中及通过通信模块8访问大数据中心检索与其身份信息相符的播放文件，也用于检索用户选择的播放文件以及用户选择切换视角对应的播放文件，数据下载单元23用于通过终端设备7下载播放文件并通过控制模块1的控制储存于存储单元21中。
输出模块3包括视频输出单元31以及音频输出单元32，视频输出单元31包括显示屏，用于播放视频画面，音频输出单元32包括扬声器，用于播放与视频画面相对应的音频文件，并根据用户要求播放不同语种的音频。
交互模块4包括语音识别单元41以及手势识别单元42，语音识别单元41用于根据用户的口令向检索单元22提供对应检索词，手势识别单元42用于根据用户的手势识别其指令并向检索单元22提供对应检索词，手势识别单元42通过传感设备来实现。
身份识别模块5包括信息录入单元51，信息录入单元51用于用户录入个人信息并向检索单元22提供与用户身份信息相符的检索词，身份识别模块5还包括人脸识别单元52，人脸识别单元52用于对用户录入的个人信息进行验证，进行判断个人信息的准确性，身份识别模块5采用人证合一验证系统，人脸识别单元52可采用腾讯云人脸识别技术，摄像头可采用类似于YH-2MPA122-V1.0型的高清摄像头。
防沉迷模块6包括眼睛监测单元61、计时单元62以及警示单元63，眼睛监测模块61和计时单元62的输出端与控制模块1的输入端电信号连接，警示单元63的输入端与控制模块1的输出端电信号连接，眼睛监测单元61用于检测用户眼睛的眨眼频率、流泪等眼睛疲劳症状，计时单元62用于监测用户观赏视频的持续时间，并与观赏持续时间的标准值进行比对，警示单元63用于向用户发布防沉迷警示信息；眼睛监测单元61采用PERCLOS算法，并可配合双目活体检测摄像机，通过对眼睛的检测、数据采集和分析，以判断眼睛的疲劳程度。
其中，控制模块1采用x86架构，配备i3 CPU，4G内存，标准USB接口4个，千兆网口，其作为中心控制单元，负责对接各个外设，并安装操作系统及各种驱动，并且安装智能自助机软件系统；
通信模块8为无线通信网络，可优选4G网络；
终端设备7为手机、电脑中的一种。
实施例2：一种基于VR视频的人机交互系统的使用方法，该方法包括以下步骤：
S1、用户通过信息录入单元51录入个人信息，人脸识别单元52采集用户的面部照片并与个人信息中的身份证照进行比对，验证用户信息的准确性，并提供对应的检索词；
S2、控制模块1根据步骤S1中获得与用户信息匹配的检索词通过检索单元22对存储单元21中的文件进行检索，并通过视频输出单元31显示备选文件；
S3、用户通过语音口令或手势对步骤S2中获得的备选文件进行选择，或是另外提供播放文件检索词，语音识别单元41和手势识别单元42识别指令并提供精确检索词；
S4、检索单元22根据步骤S4中获得的检索词对存储单元21中的文件进行检索，若存储单元21中无对应文件，则由数据下载单元23通过终端设备7经通信模块8访问大数据中心进行下载相应播放文件；
S5、视频输出单元31和音频输出单元32对步骤S4中获得播放文件进行播放，同时计时单元62开始计时；
S6、用户通过语音口令或手势对视频播放中的人或动物的视角进行选择，语音识别单元41和手势识别单元42识别指令并提供精确检索词；
S7、检索单元22根据步骤S6中获得检索词对存储单元21中的文件进行检索，并通过视频输出单元31和音频输出单元32播放；
S8、眼睛监测单元61同步监测用户眨眼频率、流泪等眼睛疲劳症状，当眼睛监测单元61检测到用户频繁眨眼、流泪且计时单元62计时接近观赏持续时间的标准值或者计时单元62计时达到观赏持续时间的标准值，则由警示单元63向用户发布防沉迷警示信息。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于VR视频的人机交互系统，其特征在于：包括控制模块（1）、数据库模块（2）、输出模块（3）、交互模块（4）以及身份识别模块（5），所述控制模块（1）分别与数据库模块（2）、输出模块（3）、交互模块（4）和身份识别模块（5）电性连接；
其中，所述数据库模块（2）用于存储、检索和下载视频播放文件；
其中，所述输出模块（3）用于向用户播放视频文件；
其中，所述交互模块（4）用于识别用户选择播放视频文件以及切换视角的指令；
其中，身份识别模块（5）用于识别、验证用户的身份信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于VR视频的人机交互系统，其特征在于，还包括防沉迷模块（6），所述防沉迷模块（6）用于监测用户观赏视频文件的持续时间以及用户眼睛的疲劳症状，并及时发布防沉迷警示信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于VR视频的人机交互系统，其特征在于，还包括终端设备（7）以及通信模块（8），所述终端设备（7）用于所述数据库模块（2）下载视频文件，所述终端设备（7）与通信模块（8）信号连接；
其中，所述通信模块（8）用于所述终端设备（7）访问大数据中心的数据库模块（2）进行下载视频文件。
4.根据权利要求3所述的一种基于VR视频的人机交互系统，其特征在于，所述数据库模块（2）包括存储单元（21）、检索单元（22）以及数据下载单元（23），所述存储单元（21）用于存储视频文件和相应的音频文件；
其中，所述检索单元（22）用于根据用户的身份信息检索与其身份信息相符的播放文件和用于检索用户选择的播放文件以及用户选择切换视角对应的播放文件；
其中，所述数据下载单元（23）用于通过所述终端设备（7）下载播放文件并储存于所述存储单元（21）中。
5.根据权利要求1所述的一种基于VR视频的人机交互系统，其特征在于，所述输出模块（3）包括视频输出单元（31）以及音频输出单元（32），所述视频输出单元（31）包括显示屏，用于播放视频画面；
其中，所述音频输出单元（32）用于播放与视频画面相对应的音频文件，并根据用户要求播放不同语种的音频。
6.根据权利要求1所述的一种基于VR视频的人机交互系统，其特征在于，所述交互模块（4）包括语音识别单元（41）以及手势识别单元（42），所述语音识别单元（41）用于根据用户的口令向所述检索单元（22）提供对应检索词；
其中，所述手势识别单元（42）用于根据用户的手势识别其指令并向所述检索单元（22）提供对应检索词。
7.根据权利要求1所述的一种基于VR视频的人机交互系统，其特征在于，所述身份识别模块（5）包括信息录入单元（51），所述信息录入单元（51）用于用户录入个人信息并向所述检索单元（22）提供与用户身份信息相符的检索词。
8.根据权利要求7所述的一种基于VR视频的人机交互系统，其特征在于，所述身份识别模块（5）还包括人脸识别单元（52），所述人脸识别单元（52）用于对用户录入的个人信息进行验证，进行判断个人信息的准确性。
9.根据权利要求2所述的一种基于VR视频的人机交互系统，其特征在于，所述防沉迷模块（6）包括眼睛监测单元（61）、计时单元（62）以及警示单元（63），眼睛监测模块（61）和计时单元（62）的输出端与控制模块（1）的输入端电信号连接，警示单元（63）的输入端与控制模块（1）的输出端电信号连接，所述眼睛监测单元（61）用于检测用户眼睛的眨眼频率、流泪的眼睛疲劳症状；
其中，所述计时单元（62）用于监测用户观赏视频的持续时间，并与观赏持续时间的标准值进行比对；
其中，所述警示单元（63）用于向用户发布防沉迷警示信息。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种基于VR视频的人机交互系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、用户通过所述信息录入单元（51）录入个人信息，所述人脸识别单元（52）采集用户的面部照片并与个人信息中的身份证照进行比对，验证用户信息的准确性，并提供对应的检索词；
S2、所述控制模块（1）根据所述步骤S1中获得与用户信息匹配的检索词通过所述检索单元（22）对所述存储单元（21）中的文件进行检索，并通过所述视频输出单元（31）显示备选文件；
S3、用户通过语音口令或手势对所述步骤S2中获得的备选文件进行选择，或是另外提供播放文件检索词，所述语音识别单元（41）和手势识别单元（42）识别指令并提供精确检索词；
S4、所述检索单元（22）根据所述步骤S4中获得的检索词对所述存储单元（21）中的文件进行检索，若所述存储单元（21）中无对应文件，则由数据下载单元（23）通过所述终端设备（7）经通信模块（8）访问大数据中心数据库模块进行下载相应播放文件；
S5、所述视频输出单元（31）和音频输出单元（32）对所述步骤S4中获得播放文件进行播放，同时所述计时单元（62）开始计时；
S6、用户通过语音口令或手势对视频播放中的人或动物的视角进行选择，所述语音识别单元（41）和手势识别单元（42）识别指令并提供精确检索词；
S7、所述检索单元（22）根据所述步骤S6中获得检索词对所述存储单元（21）中的文件进行检索，并通过所述视频输出单元（31）和音频输出单元（32）播放；
S8、所述眼睛监测单元（61）同步监测用户眨眼频率、流泪的眼睛疲劳症状，当所述眼睛监测单元（61）检测到用户频繁眨眼、流泪且计时单元（62）计时接近观赏持续时间的标准值或者计时单元（62）计时达到观赏持续时间的标准值，则由警示单元（63）向用户发布防沉迷警示信息。
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