CN110554775A - 一种虚拟现实定位腰带及其定位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种虚拟现实定位腰带及其定位系统,其技术特点在于:包括:腰带本体和至少两个腰带空间定位器;所述腰带定位器固装在腰带本体上;所述腰带本体包括由硬质材料制成的腰带环,在腰带环之间穿装有腰带松紧带,在腰带环的正前端安装有腰带卡扣;在腰带环上的左右两侧固装有腰带空间定位器固定装置,所述腰带定位器固装在该腰带空间定位器固定装置上。本发明能使虚拟环境中的运动方式更接近真实环境中人的运动模式。

Description

一种虚拟现实定位腰带及其定位系统
技术领域
本发明属于虚拟现实与人机交互技术领域,涉及虚拟现实定位技术,尤其是一种虚拟现实定位腰带及其定位系统。
背景技术
虚拟现实技术是使用计算机创建的一个虚拟的三维空间,通过佩戴虚拟现实头显、数据手套、触觉反馈装置等设备,赋予使用者视听觉和触觉等感官的模拟,使之具有身临其境的感受。因为虚拟现实具有的多感知性、交互性和自主性等特点,众多学者利用其在各自领域开展研究。
当下市面上通用的虚拟现实设备,如HTC Vive虚拟现实头盔套装,主要配件包括虚拟现实头盔、手柄、激光定位器等。其中,虚拟现实头盔主要给用户佩戴使用,手柄用来控制用户在虚拟环境中的运动,激光定位器用来定位用户在虚拟环境中的空间位置及朝向。
但现有技术中,当用户同时使用虚拟现实头盔及手柄在虚拟环境中进行移动时,激光定位器仅能定位用户的头部朝向,所以当用户使用手柄在虚拟环境中进行移动时,只能朝着头部方向运动。这与现实中,当人在前进过程中会左右扭头观察的情况不符。例如,若在虚拟环境中朝前方行走,当头部方向发生改变时,前进方向也会发生改变。这样的情况会造成操作上的不适,以及部分使用者在使用虚拟现实设备时所产生的眩晕感更加严重。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提出一种虚拟现实定位腰带及其定位系统,能够配合虚拟现实头盔用来定位用户在虚拟环境中的身体朝向和运动方向。
本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的:
一种虚拟现实定位腰带,包括:腰带本体和至少两个腰带空间定位器;所述腰带定位器固装在腰带本体上。
而且,在腰带本体上固装有两个腰带空间定位器,该两个腰带空间定位器分别左右对称安装在用户腰部的两侧。
而且,所述腰带本体包括由硬质材料制成的腰带环,在腰带环之间穿装有腰带松紧带,在腰带环的正前端安装有腰带卡扣;在腰带环上的左右两侧固装有腰带空间定位器固定装置,所述腰带定位器固装在该腰带空间定位器固定装置上。
一种虚拟现实定位系统,包括图形工作站、虚拟现实头盔、虚拟现实定位腰带、虚拟现实定位腰带无线信号接收装置和虚拟现实激光定位器;所述图形工作站,用于运行虚拟场景;该图形工作站的输出端与虚拟现实头盔相连接,用于将图形工作站中运行的虚拟场景的图像、音频信息输出至虚拟现实头盔中;
所述虚拟现实激光定位器与虚拟现实头盔相连接,用于检测并限定虚拟现实头盔在真实场景中的空间位置;该虚拟现实激光定位器还与图形工作站相连接,用于将该空间位置信息输出至图形工作站,并由图形工作站将该空间位置信息同步映射到虚拟环境中;所述虚拟现实头盔根据虚拟现实激光定位器所限定的虚拟现实头盔在真实场景的空间位置,确定虚拟现实头盔的朝向和空间位置,并将虚拟现实头盔的朝向和空间位置输出至图形工作站,图形工作站在虚拟环境中同步映射虚拟现实头盔空间位置;
所述虚拟现实激光定位器还和虚拟现实定位腰带相连接,用于检测并限定虚拟现实定位腰带在真实场景中的空间位置;所述虚拟现实定位腰带包括固装在腰带两侧的至少两个腰带空间定位器,该腰带空间定位器用于根据虚拟现实激光定位器所限定的虚拟现实定位腰带在真实场景中的空间位置,确定虚拟现实定位腰带的空间位置和朝向;该腰带空间定位器的输出端通过腰带无线信号接收装置与图形工作站相连接,用于将虚拟现实定位腰带的空间位置和朝向信息通过腰带无线信号接收装置输出至图形工作站,图形工作站根据虚拟现实定位腰带输入的的空间位置和朝向信息,将用户的身体模拟成一个胶囊体。
而且,所述图形工作站还与虚拟现实控制手柄相连接,用于将虚拟现实头盔和虚拟现实定位腰带的运动控制信号传递至图形工作站,图形工作站根据虚拟现实控制手柄的运动控制信号来同步虚拟环境中用户的运动方向。
本发明的优点和有益效果:
1、本发明通过使用虚拟现实定位腰带,当用户在使用虚拟现实设备进行虚拟场景体验时,控制身体运动方式更接近真实场景中人的运动原理。即通过两个腰带空间定位器,将腰带两端的位置坐标信息传输给图形工作站,图形工作站根据两点间的连线来确定该线段所在平面。并结合虚拟现实头盔向正前方发出的射线,从而判断该平面的前后方向,前向即为用户的身体前向。并在虚拟环境中进行映射,进而能使虚拟环境中的运动方向为用户身体朝向,而不是头部朝向,使得这样的运动方式更接近真实环境中人的运动模式。
2、本发明通过在现有的虚拟现实设备中,加入身体朝向定位腰带,使激光定位器可以同时定位身体朝向及头部朝向。在运动过程中,运动方向为身体朝向,即腿的运动方向,而不是头部朝向,从而在一定程度上减弱特定人群在使用虚拟现实设备时所带来的眩晕感。
附图说明
图1是本发明的虚拟现实定位腰带的结构示意图;
图2是本发明的虚拟现实定位系统组成图;
图3是本发明的虚拟现实定位系统方框图;
图4是本发明的虚拟现实定位腰带的工作原理图;
附图标记说明:
图1中:3-1.腰带空间定位器 3-2.腰带环 3-3.腰带卡扣 3-4.腰带松紧 带 3-5.腰带空间定位器固定装置;
图3中:1.图形工作站 2.虚拟现实头盔 3.虚拟现实定位腰带 4.虚拟现实定位腰带无线信号接收装置 5.虚拟现实激光定位器 6.虚拟现实控制手柄;
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述:
一种虚拟现实定位腰带,如图1所示,包括:腰带本体和至少两个腰带空间定位器;所述腰带定位器固装在腰带本体上。
在本实施例中,在腰带本体上固装有两个腰带空间定位器,该两个腰带空间定位器分别左右对称安装在用户腰部的两侧。
在本实施例中,所述腰带本体包括由硬质材料制成的腰带环,在腰带环之间穿装有腰带松紧带,在腰带环的正前端安装有腰带卡扣;在腰带环上的左右两侧固装有腰带空间定位器固定装置,所述腰带定位器固装在该腰带空间定位器固定装置上。
下面分别对本发明各组成部件的组成和功能作进一步说明:
1、腰带空间定位器,用来定位腰带所在空间位置;2.腰带环,用来将虚拟现实定位腰带固定在用户的腰部;3.腰带卡扣,在穿戴虚拟现实腰带时,用来打开或闭合腰带;4.腰带松紧带,具有可收缩、可延展性,用来适应不同用户的不同腰部尺寸要求;5.腰带空间定位器固定装置,固定在腰带环两侧,并通过螺栓与腰带空间定位器相连接。
一种虚拟现实定位系统,如图2和图3所示,包括图形工作站、虚拟现实头盔、虚拟现实定位腰带、虚拟现实定位腰带无线信号接收装置和虚拟现实激光定位器;所述图形工作站,用于运行虚拟场景;该图形工作站的输出端与虚拟现实头盔相连接,用于将图形工作站中运行的虚拟场景的图像、音频信息输出至虚拟现实头盔中;
所述虚拟现实激光定位器与虚拟现实头盔相连接,用于检测并限定虚拟现实头盔在真实场景中的空间位置;该虚拟现实激光定位器还与图形工作站相连接,用于将该空间位置信息输出至图形工作站,并由图形工作站将该空间位置信息同步映射到虚拟环境中;所述虚拟现实头盔根据虚拟现实激光定位器所限定的虚拟现实头盔在真实场景的空间位置,确定虚拟现实头盔的朝向和空间位置,并将虚拟现实头盔的朝向和空间位置输出至图形工作站,图形工作站在虚拟环境中同步映射虚拟现实头盔空间位置;
所述虚拟现实激光定位器还和虚拟现实定位腰带相连接,用于检测并限定虚拟现实定位腰带在真实场景中的空间位置;所述虚拟现实定位腰带包括固装在腰带两侧的至少两个腰带空间定位器,该腰带空间定位器用于根据虚拟现实激光定位器所限定的虚拟现实定位腰带在真实场景中的空间位置,确定虚拟现实定位腰带的空间位置和朝向;该腰带空间定位器的输出端通过腰带无线信号接收装置与图形工作站相连接,用于将虚拟现实定位腰带的空间位置和朝向信息通过腰带无线信号接收装置输出至图形工作站,图形工作站根据虚拟现实定位腰带输入的的空间位置和朝向信息,将用户的身体模拟成一个胶囊体;
在本实施例中,所述虚拟现实定位系统还包括:虚拟现实控制手柄,其输出端分别与虚拟现实头盔和虚拟现实定位腰带相连接,用于控制虚拟现实头盔图像显示和用户在虚拟环境中的运动方向;该虚拟现实控制手柄还与图形工作站相连接,用于当用户触发虚拟现实控制手柄上的前进、后退、左右移动按键时,图形工作站将用户的按键反馈至胶囊体,控制胶囊体在虚拟空间中进行前进、后退、左右移动。
下面分别对本系统中的各模块的工作作进一步说明:
1、图形工作站,用于运行虚拟场景;
2、虚拟现实头盔,用于将图形工作站中运行的虚拟场景,通过拟真的方式,将影像、声音信息传递给用户;
3.虚拟现实定位腰带,用于定位用户的身体朝向和运动方向,并将信号传递给虚拟现实定位腰带无线接收装置;
4.虚拟现实定位腰带无线信号接收装置,用来接收虚拟现实定位腰带所反馈的数据,将数据反馈给图形工作站,并在虚拟环境中将用户的身体朝向和运动方向进行映射;
5.虚拟现实激光定位器,用来定位虚拟现实头盔的和虚拟现实定位腰带的空间位置,并将其输出至图形工作站中,图形工作站将该空间位置信息同步映射到虚拟环境中;
6.虚拟现实控制手柄,用来控制用户在虚拟环境中的运动及其他操作。
本发明的工作原理,如图2所示:
通过两个腰带空间定位器,将空间位置坐标信息通过无线信号传输至虚拟现实定位腰带无线信号接收装置,虚拟现实定位腰带无线信号接收装置再将位置坐标反馈到图形工作站,图形工作站根据坐标信息,将两个腰带空间定位器的空间位置点进行连线,命名为L1,确定L1所在平面,同时根据虚拟现实头盔向前方所发出射线,判断平面的前后方向,平面前向即为用户身体朝向;同时根据虚拟现实头盔的陀螺仪传感器来判断头盔的朝向;并同时映射虚拟现实头盔的朝向和虚拟现实定位腰带的朝向。当用户使用虚拟现实控制手柄,在虚拟空间中进行运动时,运动方向为虚拟现实定位腰带朝向。
本发明的工作过程为:
步骤1:当开始使用时,连接所有设备,在图形工作站中打开虚拟场景,图形工作站准备运行;将虚拟现实定位腰带无线信号接收装置通过USB端口连接到图形工作站上。
步骤2:打开虚拟现实定位腰带的腰带卡扣,为用户佩戴虚拟现实定位腰带,佩戴完毕将虚拟现实定位腰带卡扣闭合,调节腰带松紧带,使其与用户腰部贴合且不至脱落。
步骤3:佩戴虚拟现实头盔,将虚拟现实控制手柄持于手中。
步骤4:检测虚拟现实激光定位器,使虚拟现实头盔、虚拟现实定位腰带、虚拟现实控制手柄可以被虚拟现实激光定位器检测并识别空间位置。
步骤5:开始虚拟现实体验,用户使用虚拟现实控制手柄在虚拟环境中运动,运动方向为虚拟现实定位腰带的朝向,同时头部可自由转向和移动,行进方向不受其干扰。
需要强调的是,本发明所述实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例,凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种虚拟现实定位腰带,其特征在于:包括:腰带本体和至少两个腰带空间定位器;所述腰带定位器固装在腰带本体上。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟现实定位腰带,其特征在于:在腰带本体上固装有两个腰带空间定位器,该两个腰带空间定位器分别左右对称安装在用户腰部的两侧。
3.根据权利要求1所述的一种虚拟现实定位腰带,其特征在于:所述腰带本体包括由硬质材料制成的腰带环,在腰带环之间穿装有腰带松紧带,在腰带环的正前端安装有腰带卡扣;在腰带环上的左右两侧固装有腰带空间定位器固定装置,所述腰带定位器固装在该腰带空间定位器固定装置上。
4.一种虚拟现实定位系统,其特征在于:包括图形工作站、虚拟现实头盔、虚拟现实定位腰带、虚拟现实定位腰带无线信号接收装置和虚拟现实激光定位器;所述图形工作站,用于运行虚拟场景;该图形工作站的输出端与虚拟现实头盔相连接,用于将图形工作站中运行的虚拟场景的图像、音频信息输出至虚拟现实头盔中;
所述虚拟现实激光定位器与虚拟现实头盔相连接,用于检测并限定虚拟现实头盔在真实场景中的空间位置;该虚拟现实激光定位器还与图形工作站相连接,用于将该空间位置信息输出至图形工作站,并由图形工作站将该空间位置信息同步映射到虚拟环境中;所述虚拟现实头盔根据虚拟现实激光定位器所限定的虚拟现实头盔在真实场景的空间位置,确定虚拟现实头盔的朝向和空间位置,并将虚拟现实头盔的朝向和空间位置输出至图形工作站,图形工作站在虚拟环境中同步映射虚拟现实头盔空间位置;
所述虚拟现实激光定位器还和虚拟现实定位腰带相连接,用于检测并限定虚拟现实定位腰带在真实场景中的空间位置;所述虚拟现实定位腰带包括固装在腰带两侧的至少两个腰带空间定位器,该腰带空间定位器用于根据虚拟现实激光定位器所限定的虚拟现实定位腰带在真实场景中的空间位置,确定虚拟现实定位腰带的空间位置和朝向;该腰带空间定位器的输出端通过腰带无线信号接收装置与图形工作站相连接,用于将虚拟现实定位腰带的空间位置和朝向信息通过腰带无线信号接收装置输出至图形工作站,图形工作站根据虚拟现实定位腰带输入的的空间位置和朝向信息,将用户的身体模拟成一个胶囊体。
5.根据权利要求4所述的一种虚拟现实定位系统,其特征在于:所述图形工作站还与虚拟现实控制手柄相连接;该虚拟现实控制手柄的输出端还分别与虚拟现实头盔和虚拟现实定位腰带相连接,用于将虚拟现实头盔和虚拟现实定位腰带的运动控制信号传递至图形工作站,图形工作站根据虚拟现实控制手柄的运动控制信号来同步虚拟环境中用户的运动方向。
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