CN204129662U - 一种基于背面投影的虚拟交互场景系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于背面投影的虚拟交互场景系统，其结构包括有幕布虚拟区域、液晶显示屏、投影仪、腕带传感器、三维运动采集装置和控制器。本实用新型通过幕布组成幕布虚拟区域，并由设置在幕布背面投影仪进行投影，以形成四周环绕式或单面式视觉环境，并在幕布虚拟区域内的地面上设置液晶显示屏以构成地面视觉环境，增强了虚拟效果，产生与亲临等同真实环境的感受和体验。同时，通过设置三维运动采集装置和使用者佩戴腕带传感器，使得控制器实时掌握使用者的位置和移动速度，并通过这些信息做出相关反应，提高了互动效果。

Description

一种基于背面投影的虚拟交互场景系统

技术领域

本实用新型涉及一种儿童学习、娱乐的虚拟交互场景系统，具体地说是一种基于背面投影的虚拟交互场景系统。

背景技术

随着科技的发展，网络世界日益与显示世界重叠，虚拟交互技术将彻底地、立体地虚拟化，人们将身在“太虚幻境”中，亲自感受物质生活外的虚时空。具体地，虚拟交互技术就是使用以计算机技术为核心的现代高科技，生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生与亲临等同真实环境的感受和体验。目前，国内外虚拟交互平台主要是交互桌面，模拟驾驶，全息显示类，这些虚拟效果较差，交互功能较弱，并不能为儿童学习和娱乐提供很好的服务。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种基于背面投影的虚拟交互场景系统，以解决现有虚拟交互系统虚拟和交互功能差的问题。

本实用新型是这样实现的：一种基于背面投影的虚拟交互场景系统，包括有：

幕布虚拟区域，由一个幕布或多个幕布排列组成虚拟区域；

液晶显示屏，设置在所述虚拟区域的地面上，与控制器电连接，用于在控制器的控制下显示设定的图像；

投影仪，与所述控制器电连接，设置与所述幕布后方，用于在控制器的控制下向幕布投射影像；

腕带传感器，佩戴在使用者身上，用于发射位置信息；

三维运动采集装置，与所述控制器电连接，用于在所述控制器的控制下接收腕带传感器发出的位置信息；以及

控制器，与所述液晶显示屏，投影仪和三维运送移动速度采集装置电连接，用于通过收集三维运动采集装置采集到的位置信息来控制液晶显示屏和投影仪的操作，并对使用者的互动进行评估和打分。

还包括有与所述控制器电连接的音频发射器、接收所述音频发射器发出的语音信息的无线耳机。

所述控制器包括有：

控制所述投影仪的第一计算机，

控制所述液晶显示屏的第二计算机，以及

用于控制所述第一计算机和第二计算机、并对使用者的互动进行评估和打分的主计算机。

本实用新型通过幕布组成幕布虚拟区域，并由设置在幕布背面投影仪进行投影，以形成四周环绕式或单面式视觉环境，并在幕布虚拟区域内的地面上设置液晶显示屏以构成地面视觉环境，增强了虚拟效果，产生与亲临等同真实环境的感受和体验。同时，通过设置三维运动采集装置和使用者佩戴腕带传感器，使得控制器实时掌握使用者的位置和移动速度，并通过这些信息做出相关反应，提高了互动效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的部分结构示意图。

图中：1、幕布，2、投影仪，3、音频发射器，4、主计算机、5、第二计算机，6、液晶显示屏，7、无线耳机，8、第二计算机，9、速度传感器，10、腕带传感器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括有液晶显示屏6、幕布虚拟区域、投影仪2、腕带传感器10、三维运动采集装置和控制器。

具体地，幕布虚拟区域由一个幕布1或多个幕布1排列组成虚拟区域，如图1所示，可以采用一个幕布1形成单面式幕布虚拟区域，或者如图2所示，采用3个布幕竖立设置在使用者的前、左和右方形成一个环绕式幕布虚拟区域，并由三个的投影仪2分别投射影像，以增强虚拟效果。

液晶显示屏6，与控制器电连接，用于在控制器的控制下显示设定的图像。液晶显示屏6设置在虚拟区域的地面上构成地面视觉环境，在液晶显示屏6上面覆盖强化玻璃板，液晶显示屏6可以显示一条道路或整个地面场景，使用者走在上面有亲临等同真实环境的感受和体验。液晶显示屏6的地面视觉环境和幕布1结合构成虚拟交互式环境。在使用者学习动物习性时，就设置野生动物环境，学习植物时则投影相应植物的环境。

投影仪2设置与幕布1后方，与控制器电连接，用于在控制器的控制下向幕布1显示屏投射影像，使使用者在幕布虚拟区域内使虚拟效果更加逼真。

腕带传感器10佩戴在使用者身上，用于发射位置信息。三维运动采集装置与控制器电连接，用于在控制器的控制下接收腕带传感器10发出的位置信息。音频发射器3与所述控制器电连接，用于发射音频信息。无线耳机7佩戴在使用者身上用于接收音频发射器3发出的语音信息。在幕布虚拟区域内设置有速度传感器9。

控制器与液晶显示屏6，投影仪2和三维运送移动速度采集装置电连接，用于通过收集三维运动采集装置采集到的位置信息来控制液晶显示屏6和投影仪2的操作，并对使用者的互动进行评估和打分。

具体地，控制器包括有主计算机4、第一计算机8和第二计算机5，其中，第一计算机8控制投影仪2的操作，第二计算机5控制液晶显示屏6的操作。主计算机4控制控制所述第一计算机8和第二计算机5、并对使用者的互动进行评估和打分。具体地，主计算机4是虚拟交互场景的软件载体和硬件控制载体。主计算机4负责对第一计算机8和第二计算机5的控制和管理，是虚拟交互场景的控制后台。主计算机4与第一计算机8和第二计算机5构成局域网络，采用XML标识语言、报文通信技术和Socket网络通信技术，实现系统内高速数据通信以及迅速的系统响应以满足系统的大数据量通信传输、高实时同步性的需求。

在使用时，使用者佩戴无线耳机7和腕带传感器10、手持光笔（或鼠标）在幕布1前选择操作。背景音效通过无线耳机7传入使用者耳中。使用者戴的腕带传感器10在具有幕布虚拟区域移动区域运动，其运动状态可以通过主计算机4的控制在投影幕布1上显示。使用者在幕布1中看到示范动作的同时可以看到自己的动作，三个幕布1可以呈现三个方向的视角，移动传感器可以感知学生的步伐速度，速度传感器9采集到步伐速度后，可根据其速度改变场景。

本实用新型针对学生智商、情商和胆商等训练与评估开发的软件配合使用。本实用新型还可应用于射击、探险类的游戏开发中。

Claims (3)

1.一种基于背面投影的虚拟交互场景系统，其特征是，包括有：

幕布虚拟区域，由一个幕布或多个幕布排列组成虚拟区域；

液晶显示屏，设置在所述虚拟区域的地面上，与控制器电连接，用于在控制器的控制下显示设定的图像；

投影仪，与所述控制器电连接，设置与所述幕布后方，用于在控制器的控制下向幕布投射影像；

腕带传感器，佩戴在使用者身上，用于发射位置信息；

三维运动采集装置，与所述控制器电连接，用于在所述控制器的控制下接收腕带传感器发出的位置信息；以及

控制器，与所述液晶显示屏，投影仪和三维运送移动速度采集装置电连接，用于通过收集三维运动采集装置采集到的位置信息来控制液晶显示屏和投影仪的操作，并对使用者的互动进行评估和打分。

2.根据权利要求1所述的基于背面投影的虚拟交互场景系统，其特征是，还包括有与所述控制器电连接的音频发射器和接收所述音频发射器发出的语音信息的无线耳机。

3.根据权利要求1或2所述的基于背面投影的虚拟交互场景系统，其特征是，所述控制器包括有：

控制所述投影仪的第一计算机，

控制所述液晶显示屏的第二计算机，以及

用于控制所述第一计算机和第二计算机、并对使用者的互动进行评估和打分的主计算机。