CN110597392B - 一种基于vr模拟世界的交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及虚拟现实技术领域，公开了一种基于VR模拟世界的交互方法，包括如下步骤：依次布置并连接VR主机、影音组件、VR显示器、影像采集组件和体感组件；向VR主机中分类导入场景系统、中国地图系统、界面系统、素材系统以及触发系统；VR主机响应于第一移动动作，更新场景系统，响应于第二触发动作调用触发系统，触发系统响应第三指定动作调用素材系统，素材系统按照设定路径展示素材；第二触发动作包括锁定触发系统固定于场景系统内的触发内容、以及沿设定路径释放被锁定的触发内容；第三指定动包括瞄准素材系统展现的素材、以及锁定被瞄准的素材；具有用户可在动画内移动时与动画的内容进行有效互动的优点。

Description

一种基于VR模拟世界的交互方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，更具体地说，它涉及一种基于VR模拟世界的交互方法。

背景技术

虚拟现实技术(英文名称：VirtualReality，缩写为VR)，又称灵境技术，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对VR技术的需求日益旺盛。VR技术也取得了巨大进步，并逐步成为一个新的科学技术领域。

由于区域环境的局限，人们需要体验不同的自然景观就需要旅行到对应的区域进行实地观赏，其差旅过程非常不方便，现有技术中存在VR技术用于模拟真实地世界理由VR设备构建一个虚拟现实的自然环境，让人们可以欣赏优美的自然风光，当人们使用现有的VR模拟世界时，其只能限于观看动画，或者在动画中操作移动，无法与动画的内容进行有效互动，其用户体验有待提高。

发明内容

针对现有的技术问题，本发明提供一种基于VR模拟世界的交互方法，其具有用户可在动画内移动时与动画的内容进行有效互动的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于VR模拟世界的构建方法，包括如下步骤：

依次布置并连接VR主机、影音组件、VR显示器、影像采集组件和体感组件；

向VR主机中分类导入场景系统、中国地图系统、界面系统、素材系统以及触发系统；

VR主机响应于动作影像让VR显示器与影音组件共同投射场景、中国地图和界面素材；

VR主机响应于第一移动动作，更新VR显示器内的场景系统，响应于第二触发动作调用触发系统，触发系统响应第三指定动作调用素材系统，素材系统按照设定路径展示其内部与第三指定动作对应的素材;

第二触发动作包括锁定触发系统固定于场景系统内的触发内容、以及沿设定路径释放被锁定的触发内容；

第三指定动包括瞄准素材系统展现的素材、以及锁定被瞄准的素材。

通过上述技术方案，动作的组合让用户能够充分在场景系统进行互动，具有用户可在动画内移动时与动画的内容进行有效互动的优点；第一移动动作能够让用户在场景系统中实现人体与场景的相对移动，在移动的过程可以响应第二触发动作进一步调用触发系统，将离线的系统同时进行运行提高了场景的真实感，再响应第三指定动作让移动、触发、指定的动作进行地更流畅，从而能够让进行触发时继续进行移动最后部分的运算工作，让进行指向时继续进行触发最后部分的运算工作，能在不增加硬件条件的情况下提高用户的流畅度体验。

进一步的，所述设定路径为树形路径，路径形成的过程中填充有树形图，所述素材的展示方式为缩放方式。

通过上述技术方案，树形路径是有弯折部位的，弯折部位能让用户更好地将注意力放在动态展示的素材系统上，缩放的方式为PPT内的动画展示方式，为从无到有的展示素材，通过树形路径与缩放的展示方式结合，锁定用户的注意力，提高用户体验。

进一步的，影像采集组件采集用户根据场景所执行的动作影像，按顺序依次拟合动作影像、触发系统、素材系统、界面系统、中国地图系统以及场景系统，影像采集组件实时采集并更新动作影像；

VR主机实时匹配动作影像的触发动作，触发系统响应于触发动作调用素材系统的内容，并将内容逐一局部覆盖或者全局覆盖场景系统、中国地图系统与界面系统中的内容；

VR主机实时匹配动作影像的非触发动作，响应于触发动作调用场景系统、中国地图系统、界面系统或者素材系统中的其它内容，并将其它内容局部替换或者全局替换场景系统、中国地图系统、界面系统或者素材系统中的当前内容。

通过上述技术方案，按照顺序构建系统，因为场景系统、中国地图系统、界面系统、素材系统以及触发系统的内容展现的不稳定性依次增加，因此先载入稳定系统，再载入不稳定系统，由于VR主机1内的数据存储涉及到堆栈存储，修改部分数据时，改变先载入的数据难度大于后载入的数据难度，因此该方法利于缩短整个系统的运行响应时间。

进一步的，所述的向VR主机中分类导入场景系统、中国地图系统、界面系统、素材系统以及触发系统中，包括：

VR主机连接VR显示器；

查询是否设置过虚拟房间，若否，进行设置虚拟房间；

打开程序，依次导入场景系统、中国地图系统、界面系统、素材系统以及触发系统。

通过上述技术方案，由于场景系统、中国地图系统、界面系统、素材系统以及触发系统的内容展现的不稳定性依次增加，因此先载入稳定系统，再载入不稳定系统，由于VR主机内的数据存储涉及到堆栈存储，修改部分数据时，改变先载入的数据难度大于后载入的数据难度，因此该方法利于缩短整个系统的运行响应时间。

进一步的，所述的VR主机响应于动作影像让VR显示器与影音组件共同投射场景、中国地图和界面素材中，包括：

预设多个与动作影像对应的操作指令，操作指令包括点动指令与线动指令；

若点动指令为点击场景中的地图，则响应于点动指令出现指定的中国地图中的内容；然后，若点动指令为未点击或者点击其他位置，则返回中国地图；若点击地图中的素材，则进行移动视野位置。

进一步的，所述的VR主机实时匹配动作影像的触发动作，触发系统响应于触发动作调用素材系统的内容，并将内容逐一局部覆盖或者全局覆盖场景系统、中国地图系统与界面系统中的内容中，包括：

若线动指令为接触到触发系统中的触发标识并执行设定动作，则出现与接触到的触发标识对应且预先指定的界面系统的内容，用户通过体感组件完成内容后返回至中国地图；

若线动指令为选中素材系统显示的素材，则出现与选中素材对应且预先指定的界面系统的内容，用户体感组件选择素材展示的状态，然后返回至中国地图；

若线动指令为选中地图中的地面，则进行移动视野位置，然后返回中国地图。

进一步的，所述的向VR主机中分类导入中国地图系统、场景系统、界面系统、素材系统以及触发系统，还包括：

VR主机中导入标记系统，所述标记系统由其它系统内的多个唯一标记组成；

每个唯一标记代表内容若相关，则形成内容相关链表，若是唯一标记代表的内容被系统调用，则将相关链表中其它唯一标记代表的内容加载到缓存中，用于备用以供调用。

通过上述技术方案，把相关的内容通过相关链表实现链接，由于用户体验时选择的内容具有相关性，缓存相关链表中其它唯一标记代表的内容，能大大增加系统中相关内容响应的速度，提高用户体验，也把VR主机集中处理的功耗平均在缓存时间中，利于VR主机及其内部系统的稳定运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：第一移动动作能够让用户在场景系统中实现人体与场景的相对移动，在移动的过程可以响应第二触发动作进一步调用触发系统，将离线的系统同时进行运行提高了场景的真实感，再响应第三指定动作让移动、触发、指定的动作进行地更流畅，从而能够让进行触发时继续进行移动最后部分的运算工作，同时触发后的素材路径为树形路径，树形路径是有弯折部位的，弯折部位能让用户更好地将注意力放在动态展示的素材系统上，缩放的方式为PPT内的动画展示方式，为从无到有的展示素材，通过树形路径与缩放的展示方式结合，锁定用户的注意力，提高用户体验。让进行指向时继续进行触发最后部分的运算工作，能在不增加硬件条件的情况下提高用户的流畅度体验。

附图说明

图1为本发明的框图；

图2为本发明含有标记系统的框图；

图3为本发明的系统逻辑框图。

附图标记：1、VR主机；2、影音组件；3、VR显示器；4、影像采集组件；5、体感组件；6、场景系统；7、中国地图系统；8、界面系统；9、素材系统；10、触发系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例

一种基于VR模拟世界的交互方法，如图1与图2所示，包括如下步骤：

依次布置并连接VR主机1、影音组件2、VR显示器3、影像采集组件4和体感组件5。VR控制系统以及互动游戏一体系统的具体内容包括硬件系统和软件系统，硬件系统包括上述的VR主机1，影音组件2包括LED显示屏与音频设备，VR显示器3为头戴式VR显示器3，影像采集组件4包括多个拍摄头戴式VR显示器3的摄像头与图形处理器，体感组件5为手持体感手柄，头戴式VR显示器3通过HDMI线、电源线和USB数据线与VR主机1相连；VR主机1通过HDMI线外接有供观众观看的LED超大显示器，头戴式VR显示器3的图像信息通过VR主机1显示在LED显示器上。影像采集组件4还包括两个空间定位器，头戴式VR显示器3上设置有光敏传感器，空间定位器上设置有激光传感器，空间定位器通过激光传感器与光敏传感器的信号连通实现头戴式VR显示器3的定位，空间定位器的广角为110°～120°。影像采集装置用于当用户处于影像采集范围之内时，从不同方位实时采集用户根据VR游戏场景所执行的动作的影像，并将影像发送至处理装置。实施采集的过程中图形处理器利用预设算法对多个摄像头的影像进行合成，并将合成后的用户执行的动作投射到对应的游戏角色中、以及投射到头戴式VR显示器3中。

接着，向VR主机1中分类导入场景系统6、中国地图系统7、界面系统8、素材系统9以及触发系统10。其中，VR主机1连接VR显示器3。查询是否设置过虚拟房间，若否，进行设置虚拟房间；打开程序，依次导入场景系统6、中国地图系统7、界面系统8、素材系统9以及触发系统10。如图2与图3所示，VR主机1中导入标记系统，标记系统由其它系统内的多个唯一标记组成；每个唯一标记代表内容若相关，则形成内容相关链表，若是唯一标记代表的内容被系统调用，则将相关链表中其它唯一标记代表的内容加载到缓存中，用于备用以供调用。把相关的内容通过相关链表实现链接，由于用户体验时选择的内容具有相关性，缓存相关链表中其它唯一标记代表的内容，能大大增加系统中相关内容响应的速度，提高用户体验，也把VR主机1集中处理的功耗平均在缓存时间中，利于VR主机1及其内部系统的稳定运行。

影像采集组件4采集用户根据场景所执行的动作影像，依次从后向前拟合场景系统6、中国地图系统7、界面系统8、素材系统9、触发系统10和拟合动作影像，影像采集组件4实时采集并更新动作影像。场景系统6、中国地图系统7与界面系统8实时存在动态内存中，素材系统9以及触发系统10在硬盘中，同时场景系统6、中国地图系统7、界面系统8、素材系统9以及触发系统10的数据量依次减小而调用频次依次增加，使得场景系统6、中国地图系统7、界面系统8、素材系统9以及触发系统10的内容展现的不稳定性依次增加，因此先载入稳定系统，再载入不稳定系统，由于VR主机1内的数据存储涉及到堆栈存储，修改部分数据时，改变先载入的数据难度大于后载入的数据难度，因此该方法利于缩短整个系统的运行响应时间。

场景系统6为虚拟现实空间的模拟框架。中国地图系统7分为七个区域，每个区域为单独的模块，有相对应的交互功能，每个模块上面都有相对应的触发点，会触发相对应的功能。界面系统8内为多个内嵌的知识问答界面。素材系统9里面包含32个动物，每个动物都有各自的动画，和提前录好的声音素材。游戏开始会调用手持体感手柄。操作手持体感手柄会出现射线。每个动物进行交互，当点击到动物的时候会出现相对应的UI界面，每个界面都有对应的触发事件。触发事件会调用本地文件夹内保存的素材。

VR主机1响应于动作影像让VR显示器3与影音组件2共同投射场景、中国地图和界面素材。预设多个与动作影像对应的操作指令，操作指令包括点动指令与线动指令；若点动指令为点击场景中的地图，则响应于点动指令出现指定的中国地图中的内容；然后，若点动指令为未点击或者点击其他位置，则返回中国地图；若点击地图中的素材，则进行移动视野位置。

VR主机1实时匹配动作影像的触发动作，触发系统10响应于触发动作调用素材系统9的内容，并将内容逐一局部覆盖或者全局覆盖场景系统6、中国地图系统7与界面系统8中的内容。若线动指令为接触到触发系统10中的触发标识并执行设定动作，则出现与接触到的触发标识对应且预先指定的界面系统8的内容，用户通过体感组件5完成内容后返回至中国地图；若线动指令为选中素材系统9显示的素材，则出现与选中素材对应且预先指定的界面系统8的内容，用户体感组件5选择素材展示的状态，然后返回至中国地图；若线动指令为选中地图中的地面，则进行移动视野位置，然后返回中国地图。

VR主机1实时匹配动作影像的非触发动作，响应于触发动作调用场景系统6、中国地图系统7、界面系统8或者素材系统9中的其它内容，并将其它内容局部替换或者全局替换场景系统6、中国地图系统7、界面系统8或者素材系统9中的当前内容。

VR主机1响应于第一移动动作，更新VR显示器3内的场景系统6，响应于第二触发动作调用触发系统10，触发系统10响应第三指定动作调用素材系统9，素材系统9按照设定路径展示其内部与第三指定动作对应的素材。第二触发动作包括锁定触发系统10固定于场景系统6内的触发内容、以及沿设定路径释放被锁定的触发内容；所述设定路径为树形路径，路径形成的过程中填充有树形图，所述素材的展示方式为缩放方式。树形路径是有弯折部位的，弯折部位能让用户更好地将注意力放在动态展示的素材系统9上，缩放的方式为PPT内的动画展示方式，为从无到有的展示素材，通过树形路径与缩放的展示方式结合，锁定用户的注意力，提高用户体验。第三指定动包括瞄准素材系统9展现的素材、以及锁定被瞄准的素材。第一移动动作能够让用户在场景系统6中实现人体与场景的相对移动，在移动的过程可以响应第二触发动作进一步调用触发系统10，将离线的系统同时进行运行提高了场景的真实感，再响应第三指定动作让移动、触发、指定的动作进行地更流畅，从而能够让进行触发时继续进行移动最后部分的运算工作，让进行指向时继续进行触发最后部分的运算工作，能在不增加硬件条件的情况下提高用户的流畅度体验。实际使用时，第一移动动作为手持体感手柄移动到接触动物素材的位置，系统基于Unit3D动画系统对手持体感手柄与动物素材调用碰撞检测进行碰撞检测，两者碰撞后出现种子的图像。第二触发动作为手持体感手柄接触种子的图像并通过操作手持体感手柄上的按键将种子锁定在手持体感手柄上，再用手持体感手柄扔出种子，种子离开手持体感手柄后进行自由落地动作。种子落地后，种子会在场景系统6对应的位置上长成一棵树，树杈上会随树的成长而采用缩放动画展示素材、动画或者界面。第三指定动作为手持体感手柄上发出射线瞄准素材、动画或者界面，操作手持体感手柄上的按钮进行锁定或者点击素材、动画或者界面。

自然景观以VR的形式展现在体验者眼前，塑造了一个从视觉、听觉角度完美虚拟现实的自然环境，可以感受地域不同、类型不同的动植物；体验者穿戴上VR设备，可通过地图选择想要去的地方，观察当地的地形地貌、植被情况、动物种类等，并且能够与动物进行零距离接触，听到动物的叫声，看到素材不同的形态和动作，体验者还可触发操作了解相关素材的简介和小故事，还设置了界面系统8，内容都是关于动物的有趣小知识，让体验者更加深入地了解虚拟世界提供的关于现实世界的内容。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于VR模拟世界的交互方法，其特征在于，包括如下步骤：

依次布置并连接VR主机（1）、影音组件（2）、VR显示器（3）、影像采集组件（4）和体感组件（5）；

向VR主机（1）中分类导入场景系统（6）、中国地图系统（7）、界面系统（8）、素材系统（9）以及触发系统（10）；VR主机（1）连接VR显示器（3）；

查询是否设置过虚拟房间，若否，进行设置虚拟房间；

打开程序，依次导入场景系统（6）、中国地图系统（7）、界面系统（8）、素材系统（9）以及触发系统（10）；VR主机（1）中导入标记系统，所述标记系统由其它系统内的多个唯一标记组成；场景系统、中国地图系统、界面系统、素材系统以及触发系统的内容展现的不稳定性依次增加，先载入稳定系统，再载入不稳定系统；

每个唯一标记代表内容若相关，则形成内容相关链表，若是唯一标记代表的内容被系统调用，则将相关链表中其它唯一标记代表的内容加载到缓存中，用于备用以供调用；

VR主机（1）响应于动作影像让VR显示器（3）与影音组件（2）共同投射场景、中国地图和界面素材；

VR主机（1）响应于第一移动动作，更新VR显示器（3）内的场景系统（6），响应于第二触发动作调用触发系统（10），触发系统（10）响应第三指定动作调用素材系统（9），素材系统（9）按照设定路径展示其内部与第三指定动作对应的素材；

第二触发动作包括锁定触发系统（10）固定于场景系统（6）内的触发内容、以及沿设定路径释放被锁定的触发内容；

第三指定动包括瞄准素材系统（9）展现的素材、以及锁定被瞄准的素材。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定路径为树形路径，路径形成的过程中填充有树形图，所述素材的展示方式为缩放方式。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，影像采集组件（4）采集用户根据场景所执行的动作影像，按顺序依次拟合动作影像、触发系统（10）、素材系统（9）、界面系统（8）、中国地图系统（7）以及场景系统（6），影像采集组件（4）实时采集并更新动作影像；

VR主机（1）实时匹配动作影像的触发动作，触发系统（10）响应于触发动作调用素材系统（9）的内容，并将内容逐一局部覆盖或者全局覆盖场景系统（6）、中国地图系统（7）与界面系统（8）中的内容；

VR主机（1）实时匹配动作影像的非触发动作，响应于触发动作调用场景系统（6）、中国地图系统（7）、界面系统（8）或者素材系统（9）中的其它内容，并将其它内容局部替换或者全局替换场景系统（6）、中国地图系统（7）、界面系统（8）或者素材系统（9）中的当前内容。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的VR主机（1）响应于动作影像让VR显示器（3）与影音组件（2）共同投射场景、中国地图和界面素材中，包括：

预设多个与动作影像对应的操作指令，操作指令包括点动指令与线动指令；

若点动指令为点击场景中的地图，则响应于点动指令出现指定的中国地图中的内容；

然后，若点动指令为未点击或者点击其他位置，则返回中国地图；若点击地图中的素材，则进行移动视野位置。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的VR主机（1）实时匹配动作影像的触发动作，触发系统（10）响应于触发动作调用素材系统（9）的内容，并将内容逐一局部覆盖或者全局覆盖场景系统（6）、中国地图系统（7）与界面系统（8）中的内容中，包括：

若线动指令为接触到触发系统（10）中的触发标识并执行设定动作，则出现与接触到的触发标识对应且预先指定的界面系统（8）的内容，用户通过体感组件（5）完成内容后返回至中国地图；

若线动指令为选中素材系统（9）显示的素材，则出现与选中素材对应且预先指定的界面系统（8）的内容，用户体感组件（5）选择素材展示的状态，然后返回至中国地图；

若线动指令为选中地图中的地面，则进行移动视野位置，然后返回中国地图。

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