CN113633962A - 一种大空间多人互动集成系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种大空间多人互动集成系统，其属于互动设备技术领域，包括网关模块，设置有标准通信协议及标准对外接口；动态捕捉系统，连接网关模块，获取标准通信协议及标准对外接口，并将自身的通信协议及对外接口调整至和网关模块相同；动态捕捉系统设置于空间内，用于采集玩家的位置信息及动作信息，并输出采集信号；玩家终端，连接至网关模块的标准对外接口，接收动态捕捉系统输出的采集信号；服务器，连接玩家终端，接收动态捕捉系统输出的采集信号，并对采集信号进行处理后输出处理信号；VR显示模块，连接玩家终端，且和玩家终端一一对应，接收服务器输出的处理信号并工作。本申请具有提高了动态捕捉系统对接的便捷性的效果。

Description

一种大空间多人互动集成系统

技术领域

本申请涉及互动设备技术领域，尤其是涉及一种大空间多人互动集成系统。

背景技术

目前，随着VR技术的发展，VR技术在各个领域均得到广泛应用，并由此延伸出很多新兴领域，大空间多人互动游戏就是其中之一；大空间多人互动游戏指在一个较大的空间中，多个游戏玩家通过携带VR设备进行操作，VR设备中会显示虚拟场景，玩家通过移动和交互可以实时控制虚拟场景中的游戏人物进行同步移动和交互。

玩家在进行大空间多人互动游戏时，首先要在身上绑定定位设备、背包电脑以及显示设备；然后玩家进入游戏中进行操作，此时设置于大空间内的动态捕捉相机采集玩家的位置信息及动作信息并发送至服务器；背包电脑里的应用程序连接至服务器并获取到玩家的位置信息及动作信息，并驱动虚拟场景中的游戏人物模型做出相应的动作。

针对上述中的相关技术，发明人发现：供应商往往会在空间内设置多个动态捕捉系统，一方面可以提高对玩家的位置信息和动作信息的采集的准确性，另一方面可以保证在玩家数量较多时仍能实现对玩家的位置信息及动作信息的采集；但是不同的动态捕捉系统的通信协议及对外接口均不相同，导致在采用多个动态捕捉系统时，需要多次对接，并且没有统一标准，接口不统一，费时费力。

发明内容

本申请提供一种大空间多人互动集成系统，具有提高了动态捕捉系统对接的便捷性的特点。

一种大空间多人互动集成系统，包括：

网关模块，设置有标准通信协议及标准对外接口；

动态捕捉系统，连接所述网关模块，获取标准通信协议及标准对外接口，并将自身的通信协议及对外接口调整至和所述网关模块相同的标准通信协议及标准对外接口；

所述动态捕捉系统设置于大空间内，用于采集玩家的位置信息及动作信息，并输出采集信号；

玩家终端，连接至网关模块的标准对外接口，接收动态捕捉系统输出的采集信号；

服务器，连接玩家终端，接收动态捕捉系统输出的采集信号，并对采集信号进行处理后输出处理信号；

VR显示模块，连接玩家终端，且和玩家终端一一对应，接收服务器输出的处理信号并工作。

通过采用上述技术方案，网关模块设置有标准的通信协议及对外接口，在使用动态捕捉系统时，将动态捕捉系统调整至和网关模块相同的通信协议和对外接口，使得在连接动态捕捉系统和玩家终端时，不需要针对每个玩家终端再对动态捕捉系统进行调整，通过网关模块可以提高动态捕捉系统的对接的便捷性，节省了时间和人力资源，提高了大空间多人互动准备工作的工作效率。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述动态捕捉系统包括红外线动态捕捉服务器；

所述红外线动态捕捉服务器将自身的通信协议及对外接口调整至和所述网关模块相同的标准通信协议及标准对外接口；

所述网关模块连接红外线动态捕捉服务器，采用CS架构及UDP协议从红外线动态捕捉服务器处获取数据。

通过采用上述技术方案，当采用红外线动态捕捉服务器时，将红外线动态捕捉服务器的通信协议及对外接口调整至和网关模块的标准通信协议及对外接口一致，然后通过CD架构及UDP协议向网关模块输出数据。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述动态捕捉系统包括红外线动态捕捉模块；

所述红外线动态捕捉模块包括：

红外线动态捕捉采集单元，用于检测玩家的动作信息并输出动作信号；

红外线动态捕捉定位单元，用于检测玩家的位置信息并输出位置信号；

所述红外线动态捕捉服务器连接红外线动态捕捉模块，接收动作信号和位置信号，并输出采集信号。

通过采用上述技术方案，采集单元和定位单元分别检测玩家的动作信息和位置信息，然后将对应的信号传输至服务器，服务器再输出采集信号。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述红外线动态捕捉采集单元包括红外线光学相机；所述红外线动态捕捉定位单元包括定位刚体穿戴设备，所述定位刚体穿戴设备由反光小球组成。

通过采用上述技术方案，通过使用反光小球可以实现对玩家的定位，通过红外线光学相机可以实时捕捉玩家的动作信息。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述动态捕捉系统包括激光动态捕捉服务器；

所述激光动态捕捉服务器将自身的通信协议及对外接口调整至和所述网关模块相同的标准通信协议及标准对外接口；

所述网关模块连接激光动态捕捉服务器，通过OpenVR api从激光动态捕捉服务器获取数据。

通过采用上述技术方案，当采用激光动态捕捉服务器时，将激光动态捕捉服务器的通信协议及对外接口调整至和网关模块相同的通信协议及对外接口，然后网关模块通过OpenVR api从服务器处获取数据。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述动态捕捉系统包括激光动态捕捉模块；

所述激光动态捕捉模块包括：

激光动态捕捉采集单元，用于检测玩家的动作信息并输出动作信号；

激光动态捕捉定位单元，用于检测玩家的位置信息并输出位置信号；

所述激光动态捕捉服务器连接激光动态捕捉模块，接收动作信号和位置信号，并输出采集信号。

通过采用上述技术方案，采集单元和定位单元分别检测玩家的动作信息和位置信息，然后将对应的信号传输至服务器，服务器再输出采集信号。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述激光动态捕捉采集单元包括定位基站；所述激光动态捕捉定位单元包括定位穿戴设备。

通过采用上述技术方案，通过定位基站可以获取玩家的动作信息，通过定位穿戴设备可以获取玩家的位置信息。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述玩家终端设置于服务器内；所述网关模块与玩家终端通过5G通信连接。

通过采用上述技术方案，网关模块和玩家终端之间通过5G通信连接，连接较为稳定，且数据传输速度快。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括管理模块；所述管理模块连接网关模块，用于保存和检索数据。

通过采用上述技术方案，管理模块对数据进行保存，并且可以通过管理模块检索数据。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述VR显示模块包括VR眼镜和VR头显设备。

通过采用上述技术方案，玩家佩戴VR眼镜和VR头显设备进行游戏。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过设置网关模块，可以将动态捕捉系统的通信协议和对外接口设置为与网关模块相同的通信协议和对外接口，并且通过网关模块连接至玩家终端，由于网关模块只有一种对外接口，所以在使用网关模块时，不需要针对每个动态捕捉模块都进行一次对接，只需要进行一次对接，然后针对不同的动态捕捉模块，将其通信协议和对外接口调整成和网关模块相同的通信协议和对外接口即可，通过网关模块可以提高动态捕捉系统的对接的便捷性，节省了时间和人力资源，提高了多人互动准备工作的工作效率。

附图说明

图1是本申请实施例中一种大空间多人互动系统的拓扑结构示意图。

图2是本申请实施例中一种大空间多人互动系统的系统结构示意图。

图3是本申请的一种大空间多人互动系统中动态捕捉系统的系统结构示意图。

附图标记说明：1、网关模块；2、动态捕捉系统；21、红外线动态捕捉服务器；22、红外线动态捕捉模块；221、红外线动态捕捉采集单元；222、红外线动态捕捉定位单元；23、激光动态捕捉服务器；24、激光动态捕捉模块；241、激光动态捕捉采集单元；242、激光动态捕捉定位单元；3、玩家终端；4、服务器；5、VR显示模块；6、管理模块。

具体实施方式

以下结合附图对本申请做进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例作出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

动态捕捉技术是指对空间中物体运动的定位及物体动作的捕捉，动态捕捉技术最早应用于影视制作，目前，动态捕捉技术可以分为光学式、惯性式、机械式、声学式和电磁式等，其中光学动态捕捉技术时通过光学镜头捕捉固定在人体或是物体上面的标记物的位置信息来完成动作姿态捕捉，光学式动态捕捉依靠一整套精密而复杂的光学摄像头来实现，通过计算机视觉远离，由多个高度摄像机从不同角度对目标点进行跟踪来完成对用户全身的动作捕捉；在原始的大空间多人互动系统中，每个玩家佩戴一个终端，并且，每个动态捕捉系统2需要和每个终端进行对接，由于没有统一的对接标准，并且接口不统一，使得在对接动态捕捉系统2时，费时费力，效率较低。

下面结合说明书附图对本申请实施例做进一步详细描述。

本申请提供一种大空间多人互动系统，参考图1和图2，一种大空间多人互动系统包括网关模块1、动态捕捉系统2、玩家终端3、服务器4和VR显示模块5；网关模块1内部设置有标准通信协议和标准对外接口，动态捕捉系统2连接网关模块1，将自身的通信协议和对外接口调整至和网关模块1相同的通信协议和对外接口，然后对接动态捕捉系统2时，只需要将动态捕捉系统2对接网关模块1即可；动态捕捉系统2用于采集玩家的位置信息及动作信息，输出采集信号；玩家终端3连接网关模块1，服务器4连接玩家终端3，接收采集信号并对采集信号进行处理后输出处理信号；VR显示模块5连接玩家终端3，接收到服务器4输出的处理信号并工作，使得玩家能够正常进行游戏，通过设置网关模块1，可以让动态捕捉系统2只对接一次网关模块1即可，不需要多次对接玩家终端3，提高了动态捕捉系统2的对接的便捷性。

在本申请实施例中，网关模块1即为网关，网关又称网间连接器、协议转换器，网关在网络层上以实现网络互连，是一种网络互连设备；网关相当于翻译器，使用在对两种不同的通信协议、数据格式或语言的系统之间，使得两个系统连通。

在使用网关模块1之后，相较于原始系统中动态捕捉系统2的对接方式，使用网关模块1只需要动态捕捉系统2和网关模块1对接一次即可，不需要进行多次对接，提高了对接效率，节省了时间。

动态捕捉系统2用于对玩家的动作信息及位置信息进行检测和捕捉，并且将相关信息通过网关模块1传输至玩家终端3。

参考图2和图3，在一个示例中，动态捕捉系统2包括红外线动态捕捉服务器21和红外线动态捕捉模块22；其中红外线动态捕捉服务器21连接网关模块1，通过和网关模块1对接，使得红外线动态捕捉服务器21的通信协议及对外接口和网关模块1的标准通信协议和标准对外接口相同，网关模块1采用CS机构及UDP协议从红外线动态捕捉服务器21处获取数据。

红外线动态捕捉模块22设置于空间内，用于对玩家的动作信息和位置信息进行检测；红外线动态捕捉模块22包括红外线动态捕捉采集单元221和红外线动态捕捉定位单元222；其中，红外线动态捕捉采集单元221用于检测玩家的动作信息并输出动作信号，红外线动态捕捉定位单元222用于检测玩家的位置信息并输出位置信号；红外线动态捕捉服务器21连接红外线动态捕捉模块22，接收红外线动态捕捉采集单元221输出的动作信号及红外线动态捕捉定位单元222输出的位置信号，并将动作信号和位置信号整合后输出采集信号。

在本示例中，红外线动态捕捉采集单元221包括红外线光学相机，红外线光学相机采用MC1300红外光学相机；红外线动态捕捉定位单元222包括定位刚体穿戴设备，其中，定位刚体穿戴设备由多个反光小球组成，在玩家使用时需要将反光小球组成的刚体绑定到手部、脚部、头部以及背部。

可以理解的是，本申请是基于大空间多人互动的情况，所以在使用本示例中的红外线动态捕捉服务器21及红外线动态捕捉模块22时，需要在空间内搭建一个适用本动态捕捉系统2的环境；首先，选定一个场地，在场地中搭建相机；设置空间坐标系，本申请实施例中采用的方式是将一个可以确定X轴、Y轴及交点的标尺放置在场地中间，然后通过红外线动态捕捉服务器21设置坐标原点，并确定相机的位置；在建立好坐标系之后，根据三角测量原理，位于场地空间中的任意物体只要保证同时被两部相机拍摄到，就可以计算出该点在空间中的位置；将该数据推送至服务器4中，并利用IK反向运动学驱动游戏中的模型做出相应动作；上述过程为相关技术中常用技术手段，在此不再赘述。

在另一个示例中，动态捕捉系统2包括激光动态捕捉服务器23和激光动态捕捉模块24；其中激光动态捕捉服务器23连接网关模块1，通过和网关模块1对接，使得激光动态捕捉服务器23的通信协议及对外接口和网关模块1的标准通信协议和标准对外接口相同，网关模块1通过OpenVR api从激光动态捕捉服务器23处获取数据。

激光动态捕捉模块24设置于空间内，用于对玩家的动作信息和位置信息进行检测；激光动态捕捉模块24包括激光动态捕捉采集单元241和激光动态捕捉定位单元242；其中，激光动态捕捉采集单元241用于检测玩家的动作信息并输出动作信号，激光动态捕捉定位单元242用于检测玩家的位置信息并输出位置信号；激光动态捕捉服务器23连接激光动态捕捉模块24，接收激光动态捕捉采集单元241输出的动作信号及激光动态捕捉定位单元242输出的位置信号，并将动作信号和位置信号整合后输出采集信号。

在本示例中，激光动态捕捉采集单元241包括定位基站，定位基站采用HTC VIVEPRO 2.0定位基站；激光动态捕捉定位单元242包括定位穿戴设备，定位穿戴设备采用HTCTracker 2代，在玩家使用时，需要将该设备绑定至手部和头部等部位。

在本示例中，同样要针对动态捕捉环境建立相应的环境；确定场地后，在场景中搭建相机；将HTC VIVE PRO头显放置在场地中间并运行房间设置，设置房间坐标系即实现对场地空间坐标系的设置；由于每个HTC VIVE PRO 2.0定位基站中皆设置有一个红外LED阵列，两个转轴互相垂直的激光发射器；其中，一个激光发射器沿水平方向扫描，另一个激光发射器沿竖直方向扫描，扫描一圈用时10ms，20ms为一个循环，在开始扫描时，LED闪光并同步信号，tracker接收到信号开始计时，此时光敏传感器可以测量出X轴激光和Y轴激光分别到达的时间，这样光敏传感器相对于基站的X轴和Y轴的角度就清楚了，这样就可以确定追踪器在空间中的位置，将该数据推送至服务器4中，并利用IK反向运动学驱动游戏中的模型做出相应动作；上述过程为相关技术中常用技术手段，在此不再赘述。

参考图1和图2，在上述两个示例中，在搭建好动态捕捉系统2所需的环境之后，玩家就可以游戏；在本申请实施例中，玩家终端3设置在云端的服务器4中，并且相较于原始的背包电脑，玩家不需要携带背包电脑即可进行游戏。

玩家终端3设置于云端，网关模块1通过5G通信连接玩家终端3；即，动态捕捉系统2将玩家的动作信息和位置信息通过网关模块1发送至云端的玩家终端3，即发送至服务器4，服务器4对玩家的动作信息和位置信息进行处理后输出处理信号，并将处理信号发送至玩家携带的VR显示模块5，此时，玩家携带的VR显示模块5中呈现的游戏场景中的模型根据处理信号实时变化。

需要注意的是，VR显示模块5和玩家终端3一一对应，VR显示模块5包括VR眼镜和VR头显设备。

网关模块1还连接管理模块6，管理模块6用于对数据进行保存，还可以通过管理模块6对数据进行检索。

为了更好地展示本申请实施例中系统的工作原理，下面详细介绍系统的工作过程：

首先选定场地并搭建好动态捕捉系统2的运行环境，通过网关模块1对动态捕捉系统2的对外接口进行统一，并且动态捕捉系统2可以设置多个；在搭建后系统之后，玩家进入场地，玩家佩戴好穿戴设备，带上VR眼镜进入游戏，动态捕捉系统2实时捕捉玩家在现实场景中的动作及位置信息，然后将该信息发送至服务器4，服务器4对信息进行处理后返回给VR眼镜一个信号，VR眼镜接收到信号后，在虚拟游戏场景中的模型响应于信号进行实时变换，从而实现了玩家对模型的操作，并且玩家可以选择不同的动态捕捉系统2来体验不同的体感，通过设置网关模块1，使得在硬件互不干扰的前提下，场地内可以布置多种动态捕捉系统2，提高了玩家的游戏体验，并且通过网关模块1可以提高动态捕捉系统2的对接的便捷性，节省了时间和人力资源，提高了多人互动准备工作的工作效率。

以上描述仅为本申请得较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。例如上述特征与本申请中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种大空间多人互动集成系统，其特征在于，包括：

网关模块（1），设置有标准通信协议及标准对外接口；

动态捕捉系统（2），连接所述网关模块（1），获取标准通信协议及标准对外接口，并将自身的通信协议及对外接口调整至和所述网关模块（1）相同的标准通信协议及标准对外接口；

所述动态捕捉系统（2）设置于大空间内，用于采集玩家的位置信息及动作信息，并输出采集信号；

玩家终端（3），连接至网关模块（1）的标准对外接口，接收动态捕捉系统（2）输出的采集信号；

服务器（4），连接玩家终端（3），接收动态捕捉系统（2）输出的采集信号，并对采集信号进行处理后输出处理信号；

VR显示模块（5），连接玩家终端（3），且和玩家终端（3）一一对应，接收服务器（4）输出的处理信号并工作。

2.根据权利要求1所述的大空间多人互动集成系统，其特征在于：所述动态捕捉系统（2）包括红外线动态捕捉服务器（21）；

所述红外线动态捕捉服务器（21）将自身的通信协议及对外接口调整至和所述网关模块（1）相同的标准通信协议及标准对外接口；

所述网关模块（1）连接红外线动态捕捉服务器（21），采用CS架构及UDP协议从红外线动态捕捉服务器（21）处获取数据。

3.根据权利要求2所述的大空间多人互动集成系统，其特征在于，所述动态捕捉系统（2）包括红外线动态捕捉模块（22）；

所述红外线动态捕捉模块（22）包括：

红外线动态捕捉采集单元（221），用于检测玩家的动作信息并输出动作信号；

红外线动态捕捉定位单元（222），用于检测玩家的位置信息并输出位置信号；

所述红外线动态捕捉服务器（21）连接红外线动态捕捉模块（22），接收动作信号和位置信号，并输出采集信号。

4.根据权利要求3所述的大空间多人互动集成系统，其特征在于，所述红外线动态捕捉采集单元（221）包括红外线光学相机；所述红外线动态捕捉定位单元（222）包括定位刚体穿戴设备，所述定位刚体穿戴设备由反光小球组成。

5.根据权利要求1所述的大空间多人互动集成系统，其特征在于，所述动态捕捉系统（2）包括激光动态捕捉服务器（23）；

所述激光动态捕捉服务器（23）将自身的通信协议及对外接口调整至和所述网关模块（1）相同的标准通信协议及标准对外接口；

所述网关模块（1）连接激光动态捕捉服务器（23），通过OpenVR api从激光动态捕捉服务器（23）获取数据。

6.根据权利要求5所述的大空间多人互动集成系统，其特征在于，所述动态捕捉系统（2）包括激光动态捕捉模块（24）；

所述激光动态捕捉模块（24）包括：

激光动态捕捉采集单元（241），用于检测玩家的动作信息并输出动作信号；

激光动态捕捉定位单元（242），用于检测玩家的位置信息并输出位置信号；

所述激光动态捕捉服务器（23）连接激光动态捕捉模块（24），接收动作信号和位置信号，并输出采集信号。

7.根据权利要求6所述的大空间多人互动集成系统，其特征在于，所述激光动态捕捉采集单元（241）包括定位基站；所述激光动态捕捉定位单元（242）包括定位穿戴设备。

8.根据权利要求1所述的大空间多人互动集成系统，其特征在于，所述玩家终端（3）设置于服务器（4）内；所述网关模块（1）与玩家终端（3）通过5G通信连接。

9.根据权利要求1所述的大空间多人互动集成系统，其特征在于，还包括管理模块（6）；所述管理模块（6）连接网关模块（1），用于保存和检索数据。

10.根据权利要求1所述的大空间多人互动集成系统，其特征在于，所述VR显示模块（5）包括VR眼镜和VR头显设备。

Images