CN111667584A - 多用户的虚拟世界探索方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

一种多用户的虚拟世界探索方法及存储介质，其中方法包括如下步骤，获取现实空间位置与其他用户的现实空间位置，判断是否采取干预，若判断为是，为至少一用户增加一个用于远离另一用户现实空间位置的转向偏置。区别于现有技术，上述技术方案通过对需要采取干预的两个用户添加一个偏置，使得两个用户能够相互确保安全距离，从而达到满足多用户同时进行虚拟世界探索的问题。

Description

多用户的虚拟世界探索方法及存储介质

技术领域

本发明涉及虚拟现实交互领域，尤其涉及一种多用户同时进行的虚拟世界大范围探索方法。

背景技术

虚拟实境(英语：virtual reality，缩写为VR)，简称虚拟技术，也称虚拟环境，是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉等感官的模拟，让用户感觉仿佛身历其境，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。用户进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的三维世界视频传回产生临场感。该技术集成了计算机图形、计算机仿真、人工智能、感应、显示及网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。

现有常用的虚拟现实技术，用户只能够在有限的空间内进行体验，为了能够体验大于现实空间的内容，角色在虚拟场景中的位移通常由电脑自动完成，即与用户的实际位移并不相关，这样带来的后果就是牺牲掉了用户体验的真实感。

现有的辅助位移的方法，多是通过为虚拟世界增加与现实世界移动不匹配的矢量进行空间的变换，从而能够达到增大可探索空间的技术效果。但是在多人同时在同一空间下进行探索时，需要解决的是多个用户相互之间防碰撞的问题。

发明内容

为此，需要提供一种多用户虚拟世界探索方法，解决多用户同时体验更大的虚拟空间的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种多用户的虚拟世界探索方法，包括如下步骤，获取现实空间位置与其他用户的现实空间位置，判断是否采取干预，若判断为是，为至少一用户增加一个用于远离另一用户现实空间位置的转向偏置。

具体地，还包括步骤，获取用户现实空间位置与障碍物的距离信息，为与障碍物距离较远的用户增加一个用于远离另一与障碍物距离较近的用户现实空间位置的转向偏置。

具体地，还包括步骤，获取用户的移动速度信息，为移动速度较快的用户增加一个用于远离另一移动速度较慢的用户现实空间位置的转向偏置。

具体地，还包括步骤，获取现实空间内的所有用户位置，若用户A的所在的沿其面朝方向直线将现实空间分为两个半空间，且用户B位于上述两个半空间中用户密度低的半空间，则为用户B增加一个用于远离用户A的转向偏置。

具体地，还包括步骤，获取现实空间内的所有用户位置，计算所有用户位置的质心，为距离质心较近的用户增加一个用于远离另一距离质心较远的用户现实空间位置的转向偏置。

一种多用户的虚拟世界探索存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序在被运行时执行包括如下步骤，获取现实空间位置与其他用户的现实空间位置，判断是否采取干预，若判断为是，为至少一用户增加一个用于远离另一用户现实空间位置的转向偏置。

具体地，所述计算机程序在被运行时还执行包括步骤，获取用户现实空间位置与障碍物的距离信息，为与障碍物距离较远的用户增加一个用于远离另一与障碍物距离较近的用户现实空间位置的转向偏置。

具体地，所述计算机程序在被运行时还执行包括步骤，获取用户的移动速度信息，为移动速度较快的用户增加一个用于远离另一移动速度较慢的用户现实空间位置的转向偏置。

可选地，所述计算机程序在被运行时还执行包括步骤，获取现实空间内的所有用户位置，若用户A的所在的沿其面朝方向直线将现实空间分为两个半空间，且用户B位于上述两个半空间中用户密度低的半空间，则为用户B增加一个用于远离用户A的转向偏置。

具体地，所述计算机程序在被运行时还执行包括步骤，获取现实空间内的所有用户位置，计算所有用户位置的质心，为距离质心较近的用户增加一个用于远离另一距离质心较远的用户现实空间位置的转向偏置。

区别于现有技术，上述技术方案通过对需要采取干预的两个用户添加一个偏置，使得两个用户能够相互确保安全距离，从而达到满足多用户同时进行虚拟世界探索的问题。

附图说明

图1为本发明具体实施方式所述的多用户的虚拟世界探索方法流程图；

图2为本发明具体实施方式所述的远离高密度空间调整示意图；

图3为本发明具体实施方式所述的远离质心空间调整示意图；

图4为本发明具体实施方式所述的多用户之间的运动趋势的一致性方法流程图；

图5为本发明具体实施方式所述的多用户队形的一致性空间示意图；

图6为本发明具体实施方式所述的鱼群算法的多用户探索方法流程图；

图7为本发明具体实施方式所述的多用户队形一致的空间示意图；

图8为本发明具体实施方式所述的多用户队形一致的网格化示意图。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

这里请看图1，我们的方法可以开始于步骤，S101获取现实空间位置与其他用户的现实空间位置，判断是否采取干预，若判断为是，进行步骤S102为至少一用户增加一个用于远离另一用户现实空间位置的转向偏置。判断是否采取干预的准则可以很简单，如，获取到的该用户现实空间位置与其他用户位置小于预设距离，就可以判断为需要进行干预。由前文的记载我们可以得知，偏置就是虚拟空间中的位移与现实空间中位移的不对应，增加一个用于远离另一用户现实空间位置的转向偏置的具体做法有很多，例如当需要一用户向左转时，只需要对其虚拟空间中的所有虚拟场景增加一个向左的转动角度或转动角速度，就能够达到让其中一用户向左转向的技术效果，反之亦然。当判断为需要进行干预后，还可以为两个用户都添加转向偏置，使两个用户向相反的方向转向。通过增加转向偏置的方法，能够使得两个用户远离，最终达到避免用户在现实空间中碰撞的效果。

其他一些具体实施例中，为至少一用户增加一个用于远离另一用户现实空间位置的转向偏置的方案可以通过多种方式实现。还包括步骤，获取用户现实空间位置与障碍物的距离信息，S1021为与障碍物距离较远的用户增加一个用于远离另一与障碍物距离较近的用户现实空间位置的转向偏置。在一些更具体的实施例中，更靠近障碍物的一方进行转向意味着必然向障碍物所在位置进行转向，因而若能够在其中一方距离障碍物小于某一预设值的时候，触发采取干预后，必定让另一距离障碍物较远的一方进行添加转向偏置。就能够达到防止避免用户撞上障碍物的技术效果。

某些具体实施例中，我们还进行包括步骤，获取用户的移动速度信息，S1022为移动速度较快的用户增加一个用于远离另一移动速度较慢的用户现实空间位置的转向偏置。这种设计的出发点在于，移动速度较快的用户相对来说，对虚拟环境中的虚拟场景的移动的察觉敏感性会降低。同时有些转向偏置并非添加一个很定的转动角速度。而是对用户的转向进行放缩，如当需要为用户添加向左的转向偏置时，可能对用户在现实空间中的左转动作的转动角度在虚拟空间中缩小后映射，也可能对用户在现实空间中的右转动作的转动角度在虚拟空间中放大后映射。这样用户在虚拟空间中探索时，就不得不在这样的情况下多做出向左转的动作，从而最终使得用户在现实空间中向左转向。而这种用户的转向进行放缩的偏置对连续移动的用户的效果更好，因此在本实施例中，为移动速度较快的用户增加一个用于远离另一移动速度较慢的用户现实空间位置的转向偏置的手段，能够更好地解决多用户探索的碰撞问题。

在其他一些具体的实施例中，现实空间可以容纳多用户，因此转向偏置还需要考虑针对用户群的优化。因此我们同时进行还包括步骤，获取现实空间内的所有用户位置，S1023若用户A的所在的沿其面朝方向的直线将现实空间分为两个半空间，且用户B位于上述两个半空间中用户密度低的半空间，则为用户B增加一个用于远离用户A的转向偏置。如图2所示，用户A的面朝向纸面的右上方，沿该方向的直线将现实空间分为两个半空间a、b；从图中可以看出，半空间a的用户密度大于半空间b，用户B位于半空间b中，则可以进行步骤，为用户B增加一个用于远离用户A的转向偏置，这样能够使得空间中的所有用户的运动向量之和向用户密度低的地方增加。从而更有助于在调整后实现空间内用户的均匀分布，进而减少用户碰撞的可能性。

在某些极端的情况下，用户AB可能并不位于对方的低密度半空间中。这里请看图3，图中AB均面朝虚线方向(朝上或朝下结果均相同)；两条虚线在空间内对称。虚线c的右侧空间与虚线d的左侧空间相等。虚线c的右侧和虚线d的左侧均为4名用户。如果采用S1023的做法，当判断为需要对用户A、B添加一个转向偏置的时候，则A、B均位于对方的高密度半空间中，S1023将不再适用。为了更好地实现空间内用户的均匀分布，在一些具体的实施例中，还可以包括步骤，获取现实空间内的所有用户位置，计算所有用户位置的质心，S1024为距离质心较远的用户增加一个用于远离另一距离质心较近的用户现实空间位置的转向偏置。如这样能够使得用户整体的移动向量总和向偏离质心的方向移动，从而更有助于在调整后实现空间内用户的均匀分布，进而减少用户碰撞的可能性。而与之相对应的，我们还可以执行S1025为距离质心较近的用户增加一个用于远离另一距离质心较远的用户现实空间位置的转向偏置，这样做则相反，能够使得用户队形相对紧凑，减少对现实空间四周障碍物的碰撞判断，结合下文所述的一些方案还能够达到稳定队形探索的技术效果。避免空间的浪费。

前述两种能够调整空间内用户的均匀分布的方法，在考虑边界的情况下，是可能导致被添加转向偏置的用户与边界的障碍物距离更近的。因此其步骤优先级应该小于判断用户与障碍物距离步骤的优先级，当存在用户与障碍物的距离小于预设值的时候，另一距离障碍物较远的一方进行添加转向偏置，当用户与障碍物的距离均大于预设值的时候，才进行步骤：为用户B增加一个用于远离用户A的转向偏置，或为距离质心较远的用户增加一个用于远离另一距离质心较近的用户现实空间位置的转向偏置。

在另一些实施例中，我们还可以通过下列方式来保证现实空间中同时使用环境探索的多用户之间的运动趋势的一致性。在图4所示的实施例中，我们进行下列步骤，S400获取当前用户现实空间位置与现实空间障碍物的距离，判断是否需要进行转向，若判断为是，则进行步骤S402为所有用户增加等效的转向偏置。这里的当前用户必然是在现实空间中最具有与现实空间障碍物碰撞的紧迫性的用户，在对其判断为需要进行转向时，对该当前用户添加第一转向偏置，用以使得当前用户得以远离现实空间中的障碍物。为了使得用户群整体也远离该障碍物，避免当前用户与其他用户相互干扰甚至碰撞，可以在对该当前用户添加第一转向偏置的几乎同时，为其他用户都增加等效的转向偏置。这里的转向偏置可以采用现有技术中的变更参照物、放缩转向角等多种方法。等效的意思是最终达到的转角变动量相同即可。如通过变更参照物调整了用户的朝向角约为10度，则通过放缩转向角的方法也调整了用户的朝向角约10度，则我们认为这两种方法是等效的，通过为所有用户添加等效的转向偏置，我们能够使得所有用户的运动取向趋同。从而解决多用户同时探索的问题。而在一些优选的实施例中，还可以更具体地进行如下步骤，S4020为其他用户添加与第一转向偏置相同的转向偏置。如通过变更参照物调整了用户的朝向角约为10度，则通过变更参照物的方法也调整其他用户的朝向角约10度。同样能够解决了多用户同时探索的同步化问题。

针对于变更参照物的方法与放缩转向角的方法之间存在的达到效果的时间不同的问题，所述等效的转向偏置为多用户分别对视野外的参照物调整相同的水平方位角。从而能够分别引导多用户均进行相同的角度的转向，这种转向方式相对于放缩转向角的方式不存在相互之间的时延，易于设置，结果可控，可以更好地适用于多用户同时探索时的转向偏置同步。

在图5中所示的实施例中，我们还可以通过如下方法保证多用户队形的一致性。我们进行步骤，获取当前用户现实空间位置与现实空间障碍物的距离，判断是否需要进行转向，若判断为是，为所有用户增加位移偏置，所述转向偏置根据如下公式确定，各用户的位移缩放比例调整为正比于各用户现实空间位置与现实场景中心点的距离。如图所示，多用户均向上方前进，其初始状态为三个用户的连线方向指向现实场景的中心O。当最左方的用户1被判定为需要进行转向时，则所有的用户都添加一个同样的转向角θ，根据图中的标注我们可以得到，用户1、2、3的行进距离分别等于用户与中心点的距离R1、R2、R3乘以sinθ；θ为偏转角。在偏转角为预设值时可以看做常数，则各用户的位移缩放比例调整为正比于各用户现实空间位置与现实场景中心点的距离，这样在图中所示的调整阶段结束时，用户1、2、3的现实空间位置仍然呈一条直线，且指向现实场景的中心。重复此过程，用户1、2、3的现实空间位置仍然呈一条直线，且指向现实场景的中心。通过上述方案，我们便达到了在多用户共同探索时候在现实空间中保持队形一致的技术效果。

进一步地，这里请看图6，还可以通过如下方式来保证多用户探索的过程中达到在现实空间中保持队形的技术效果，具体为，S600实时获取第一用户的相邻用户的转向偏置信息，计算所有相邻用户的转向偏置的合转向偏置，S602为第一用户添加与该合转向偏置方向相同的转向偏置，添加的转向偏置与合转向偏置呈正比。例如图7中所示，当边缘用户A由于靠近障碍物被施与一个向右的转向偏置P时，如向右转向8度，该改变就会被记录，其相邻用户B获取到的B的相邻用户的合转向偏置就会变动，使得用户B在下一个时钟运算周期就会同样添加一个向右侧的转向偏置。读者容易想到，在再下一个时钟运算周期中，B的相邻用户C获取到的C的相邻用户的合转向偏置就会变动，使得用户C在再下一个时钟运算周期就会同样添加一个向右侧的转向偏置。这种处理类似受到鱼群活动模式的启发，每个小鱼在鱼群看不见最外层的情况其仅使用侧线和眼睛感受相邻小鱼移动趋势变化的的动作和水压变化。而只有最外层的小鱼能够感受洋流或者捕食者而做出转向动作。最外层小鱼的动作构成了整个鱼群响应的初始条件。在本方法中，第一用户可以是B和C，其偏置最终取决于A被主动添加的偏置向量。A的偏置是由于障碍物判定而赋予的，优先级高于S600和S602的判断步骤。因此通过上述基于相邻用户转向偏置信息调整自身的转向偏置方法，不仅能够保证多用户集群在现实空间中轨迹的相对稳定，保持队形，同时只需要关注相邻用户的信息，还降低了每个用户的计算量。

在图8所示的具体的实施例中，展现了图7队形的网格化图形，在本实施例中，相邻用户可以包括上下左右、左上左下、右上右下共8个，添加的转向偏置为相邻用户转向偏置的均值。如图8所示，在第一个时钟周期中，用户B的6个相邻用户中只有A有转向偏置，则第二个时钟周期，相邻用户B添加的转向偏置等于A添加的转向偏置P/相邻用户数＝8/6；这里我们考虑其他与B相邻且与A相邻的用户都添加了等于P/相邻用户数的转向偏置。则可以想见在第三个时钟周期，与B相邻且不与A相邻的用户(如用户C)也被增加了一个转向偏置，且可计算等于(8/6+8/5)/6＝88/120。上述方法能够使得整个用户群的转向偏置在多个时钟周期后立刻变得无限趋近于P。保持几十Hz的计算频率就能够让我们的方法保证很快地群内的所有用户的转向偏置都约等于P。我们再来看A用户，显然地，其相邻用户的转向偏置均值永远不会大于P，我们可以执行步骤，以相邻用户检测方法获得的转向偏置若不大于原有的转向偏置时，不添加新的转向偏置。或设置规避障碍物方法产生的转向偏置的优先级大于规避其他用户方法产生的转向偏置，规避障碍物方法产生的转向偏置的优先级大于保持队形方法产生的转向偏置等。那么A用户在判断为远离障碍物前其转向偏置均为P。其他用户也将保持无限趋近于P的转向偏置。当用户A及用户群远离障碍物后，转向偏置被置0，基于同样原理，在多个时钟周期后该用户群的转向偏置也被归零。通过上述方法，解决了保证多用户群中转向偏置一致的问题。

其他一些实施例中，还包括一种多用户的虚拟世界探索存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序在被运行时执行包括如下步骤，获取现实空间位置与其他用户的现实空间位置，判断是否采取干预，若判断为是，为至少一用户增加一个用于远离另一用户现实空间位置的转向偏置。

具体地，所述计算机程序在被运行时还执行包括步骤，获取用户现实空间位置与障碍物的距离信息，为与障碍物距离较远的用户增加一个用于远离另一与障碍物距离较近的用户现实空间位置的转向偏置。

具体地，所述计算机程序在被运行时还执行包括步骤，获取用户的移动速度信息，为移动速度较快的用户增加一个用于远离另一移动速度较慢的用户现实空间位置的转向偏置。

可选地，所述计算机程序在被运行时还执行包括步骤，获取现实空间内的所有用户位置，若用户A的所在的沿其面朝方向直线将现实空间分为两个半空间，且用户B位于上述两个半空间中用户密度低的半空间，则为用户B增加一个用于远离用户A的转向偏置。

具体地，所述计算机程序在被运行时还执行包括步骤，获取现实空间内的所有用户位置，计算所有用户位置的质心，为距离质心较近的用户增加一个用于远离另一距离质心较远的用户现实空间位置的转向偏置。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

本领域内的技术人员应明白，上述各实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。这些实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。上述各实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，包括但不限于：个人计算机、服务器、通用计算机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，包括但不限于：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。

上述各实施例是参照根据实施例所述的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到计算机设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机设备以特定方式工作的计算机设备可读存储器中，使得存储在该计算机设备可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机设备上，使得在计算机设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多用户的虚拟世界探索方法，其特征在于，包括如下步骤，获取现实空间位置与其他用户的现实空间位置，判断是否采取干预，若判断为是，为至少一用户增加一个用于远离另一用户现实空间位置的转向偏置。

2.根据权利要求1所述的多用户的虚拟世界探索方法，其特征在于，还包括步骤，获取用户现实空间位置与障碍物的距离信息，为与障碍物距离较远的用户增加一个用于远离另一与障碍物距离较近的用户现实空间位置的转向偏置。

3.根据权利要求1所述的多用户的虚拟世界探索方法，其特征在于，还包括步骤，获取用户的移动速度信息，为移动速度较快的用户增加一个用于远离另一移动速度较慢的用户现实空间位置的转向偏置。

4.根据权利要求1所述的多用户的虚拟世界探索方法，其特征在于，还包括步骤，获取现实空间内的所有用户位置，若用户A的所在的沿其面朝方向直线将现实空间分为两个半空间，且用户B位于上述两个半空间中用户密度低的半空间，则为用户B增加一个用于远离用户A的转向偏置。

5.根据权利要求1所述的多用户的虚拟世界探索方法，其特征在于，还包括步骤，获取现实空间内的所有用户位置，计算所有用户位置的质心，为距离质心较近的用户增加一个用于远离另一距离质心较远的用户现实空间位置的转向偏置。

6.一种多用户的虚拟世界探索存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序在被运行时执行包括如下步骤，获取现实空间位置与其他用户的现实空间位置，判断是否采取干预，若判断为是，为至少一用户增加一个用于远离另一用户现实空间位置的转向偏置。

7.根据权利要求6所述的多用户的虚拟世界探索存储介质，其特征在于，所述计算机程序在被运行时还执行包括步骤，获取用户现实空间位置与障碍物的距离信息，为与障碍物距离较远的用户增加一个用于远离另一与障碍物距离较近的用户现实空间位置的转向偏置。

8.根据权利要求6所述的多用户的虚拟世界探索存储介质，其特征在于，所述计算机程序在被运行时还执行包括步骤，获取用户的移动速度信息，为移动速度较快的用户增加一个用于远离另一移动速度较慢的用户现实空间位置的转向偏置。

9.根据权利要求6所述的多用户的虚拟世界探索存储介质，其特征在于，所述计算机程序在被运行时还执行包括步骤，获取现实空间内的所有用户位置，若用户A的所在的沿其面朝方向直线将现实空间分为两个半空间，且用户B位于上述两个半空间中用户密度低的半空间，则为用户B增加一个用于远离用户A的转向偏置。

10.根据权利要求6所述的多用户的虚拟世界探索存储介质，其特征在于，所述计算机程序在被运行时还执行包括步骤，获取现实空间内的所有用户位置，计算所有用户位置的质心，为距离质心较近的用户增加一个用于远离另一距离质心较远的用户现实空间位置的转向偏置。

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