CN210609485U - 一种实时互动虚拟现实视景分享系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实时互动虚拟现实视景分享系统，包括图形工作站、交互工具、偏光式立体眼镜、快门式立体眼镜、运动跟踪模块、立体显示器、摄像机、3D投影仪、投影幕、视频传输模块；运动跟踪模块获取佩戴偏光式立体眼镜用户的头部及交互工具的实时位姿，并传送给图形工作站；摄像机获取用户与立体显示器中虚拟现实视景交互的现场图像；图形工作站产生虚拟现实视景及增强现实图像，根据头部位姿和交互工具位姿的变化对虚拟场景进行调整，通过视频传输模块将虚拟现实视景发送给立体显示器，将虚拟现实或增强现实视景发送给3D投影仪。本实用新型实现了人机主动互动，观众可获得与用户相同的立体虚拟现实交互体验，应用成本大大降低。

Description

一种实时互动虚拟现实视景分享系统

技术领域

本实用新型涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种实时互动虚拟现实视景分享系统。

背景技术

随着虚拟现实技术的发展，实时互动虚拟现实逐步得到推广，它为用户提供了身临其境的立体体验，使得学习、娱乐等应用更具有吸引力，取得更好的应用效果。但是，普遍存在交互不灵活、与现实世界隔绝、易发生眩晕、不能分享用户真实的3D交互体验、难以与观众互动等问题。例如，对于实时互动虚拟现实头盔，它通过手势分析进行实时互动，存在头盔笨重、交互不灵活、与现实世界隔绝、易发生眩晕等问题，每个用户都需要配置一台设备，成本昂贵，不能为观众提供用户实时交互的3D/4D场景，用户不能与观众互动；对于混合现实VR头盔，解决了与现实世界隔绝的问题，头盔重量减轻，它也是通过手势分析进行实时互动，存在头盔较重、交互不灵活、易发生眩晕等问题，每个用户都需要配置一台设备，成本昂贵，不能为观众提供用户实时交互的3D/4D场景；对于实时互动虚拟现实大屏的方式，可以为一定数量的观众提供用户实时交互的3D/4D场景，但是用户与观众都需要同时面对大屏，用户与观众不能面对面进行互动，用户可能会遮挡部分虚拟现实视景，影响观众的视觉，限制了观众的数量。

现有技术中，如实用新型专利ZL201420777409.X公开的虚拟现实智能投影手势互动一体机，它包括微型计算机、与微型计算机相连接的3D物体和人体动作探测装置、投影设备，该装置用投影来做显示设备，把一面墙变成一个生动的世界，通过三维手势及物体识别相结合，使用者可与电脑进行二维，二点五维和三维的互动。但是，该装置同时只能供一人使用，手势交互存在延时长、易发生眩晕等问题，不能为观众提供用户实时交互的3D/4D场景，用户不能与观众互动。又如实用新型专利ZL201720507252.2公开的混合现实互动式教学系统，该系统包括：计算机、识别器、识别标识、投影仪、荧幕、电动转轴；其中荧幕为透明纳米级全息成像膜或者为透明全息幕布或者为全息光幕。该系统通过识别器识别佩戴识别标识的教学人员的肢体动作，并根据肢体动作播放相应的教学图像，在荧幕上投放教学人员期望的教学图像，从而满足教学人员非触摸式操作投影仪，实现多人可以对同一虚拟场景同时体验。该系统利用全息成像膜或透明全息幕布或全息光幕来产生虚拟视景，用户能根据肢体动作选择播放相应的教学图像，但不能与虚拟现实中的目标进行交互。再如发明专利申请 CN108805766A公开的AR体感沉浸式教学系统，它包括电脑主机、投影仪、投影屏幕、摄像头和摄像平台，它通过体感技术在AR增强现实中产生交互，其动作数据被所述AR体感软件解析，并控制所述AR体感软件产生相应的反馈，实现互动。但是，该装置采用体感技术进行交互存在用户的活动区域被限定、延时长、易发生眩晕等问题，只能提供互动AR视景分享，不能为观众提供用户实时交互的3D/4D场景。

实用新型内容

针对背景技术中所涉及到的缺陷，本实用新型提供一种实时互动虚拟现实视景分享系统，用户利用携带标记的偏光式立体眼镜和交互工具与虚拟场景进行实时主动交互，提高了交互的灵活性，避免了头盔式虚拟现实存在的笨重、易发生眩晕等问题，系统利用视频传输模块可将虚拟现实以及增强现实视景同时分享给多台显示设备，为诸多观众提供实时互动的虚拟现实、增强现实视景，用户在与虚拟现实视景交互的同时也可与观众进行面对面的互动，大大提高了受众人群数量，有效降低了应用成本。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种实时互动虚拟现实视景分享系统，包括图形工作站、交互工具、偏光式立体眼镜、运动跟踪模块、立体显示器、摄像机、3D投影仪、投影幕、视频传输模块，其中交互工具和偏光式立体眼镜均携带标记点；所述运动跟踪模块获取佩戴偏光式立体眼镜用户的头部及交互工具的实时位姿，并将位姿信息发送给图形工作站；所述摄像机获取用户与立体显示器中虚拟现实视景进行交互的现场图像，并将它发送给图形工作站；图形工作站产生虚拟现实视景，根据用户头部和交互工具的位姿变化对虚拟现实场景进行调整，通过视频传输模块将虚拟现实视景发送给立体显示器进行显示，佩戴偏光式立体眼镜的用户利用交互工具与立体显示器中的虚拟现实视景进行交互；图形工作站接受来自摄像机获取的现场图像，与虚拟现实视景进行融合，产生增强现实图像；用户根据实际需求将3D投影仪的显示模式设置为2D或 3D显示模式；图形工作站根据用户实际需求将虚拟现实或增强现实视景发送给3D投影仪， 3D投影仪将虚拟现实或增强现实视景投影到投影幕呈现给观众；当3D投影仪为偏光式3D 投影仪时，则观众佩戴偏光式立体眼镜观看投影幕上的虚拟现实视景；当3D投影仪是快门式3D投影仪时，则观众佩戴快门式立体眼镜观看投影幕上的虚拟现实视景。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本实用新型提供一种实时互动虚拟现实视景分享系统，用户可与虚拟现实场景进行实时主动交互，系统可将虚拟现实以及增强现实视景同时分享给诸多显示设备，大大提高了受众人群数量，有效降低了应用成本。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型具体实施方式提供的一种实时互动虚拟现实视景分享系统的结构示意图。

图标：1-图形工作站；2-交互工具；3-偏光式立体眼镜；4-运动跟踪模块；5-立体显示器； 6-摄像机；7-视频传输模块；8-3D投影仪；9-投影幕。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

请参考图1，图1为本实用新型的原理框图。该系统包括图形工作站、交互工具、偏光式立体眼镜、运动跟踪模块、立体显示器、摄像机、3D投影仪、投影幕、视频传输模块，其中交互工具和偏光式立体眼镜均携带标记点。所述运动跟踪模块获取佩戴偏光式立体眼镜用户的头部及交互工具的实时位姿，并将位姿信息发送给图形工作站；所述摄像机获取用户与立体显示器中虚拟现实视景进行交互的现场图像，并将它发送给图形工作站；图形工作站产生虚拟现实视景，根据用户头部和交互工具的位姿变化对虚拟现实场景进行调整，通过视频传输模块将虚拟现实视景发送给立体显示器进行显示，佩戴偏光式立体眼镜的用户利用交互工具与立体显示器中的虚拟现实视景进行交互；图形工作站接受来自摄像机获取的现场图像，与虚拟现实视景进行融合，产生增强现实图像；用户根据实际需求将3D投影仪的显示模式设置为2D或3D显示模式；图形工作站根据用户实际需求将虚拟现实或增强现实视景发送给3D 投影仪，3D投影仪将虚拟现实或增强现实视景投影到投影幕呈现给观众；当3D投影仪为偏光式3D投影仪时，则观众佩戴偏光式立体眼镜观看投影幕上的虚拟现实视景；当3D投影仪是快门式3D投影仪时，则观众佩戴快门式立体眼镜观看投影幕上的虚拟现实视景。

下面以教师运用该系统进行机械结构教学为例进行说明，3D投影仪采用快门式3D投影仪，如图2所示，具体步骤如下：

1、立体显示器、运动跟踪模块及摄像机置于讲台上，运动跟踪模块位于立体显示器上方，面向授课教师，获取授课教师头部及交互工具的实时位姿，摄像机面向立体显示器，图形工作站及视频传输模块置于讲台下方，3D投影机悬挂在教室的天花板上，投影幕悬挂于黑板前方左侧，紧靠黑板。

2、授课教师站在讲台上面向学生，启动实时互动虚拟现实视景分享系统，打开机械结构教学软件系统，在虚拟现实和增强现实两种方式中选择一种呈现虚拟现实互动教学视景，供全体学生观看，然后教师佩戴偏光式立体眼镜，手持交互工具与立体显示器呈现的虚拟现实视景进行交互，讲解机械结构。

3、立体显示器通过视频传输模块从图形工作站获取虚拟现实视景，将虚拟现实视景呈现给教师；3D投影仪根据用户需求设置为2D或3D显示模式，通过视频传输模块从图形工作站获取虚拟现实或增强现实视景，将其投影到投影幕上，呈现给全体学生，3D 显示模式用于虚拟现实显示，2D显示模式用于增强现实显示。

4、如果呈现给学生的是虚拟现实视景，则全体学生佩戴快门式立体眼镜观看授课虚拟现实视景；如果呈现给学生的是增强现实视景，则全体学生用裸眼观看授课增强现实视景。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种实时互动虚拟现实视景分享系统，其特征在于，包括图形工作站、交互工具、偏光式立体眼镜、快门式立体眼镜、运动跟踪模块、立体显示器、摄像机、3D投影仪、投影幕、视频传输模块，其中交互工具和偏光式立体眼镜均携带标记点。

2.根据权利要求1所述的一种实时互动虚拟现实视景分享系统，其特征在于，运动跟踪模块获取佩戴偏光式立体眼镜用户的头部及交互工具的实时位姿，并发送给图形工作站。

3.根据权利要求1所述的一种实时互动虚拟现实视景分享系统，其特征在于，摄像机获取用户与立体显示器中虚拟现实视景进行交互的现场图像，并发送给图形工作站。

4.根据权利要求1所述的一种实时互动虚拟现实视景分享系统，其特征在于，图形工作站产生虚拟现实视景，根据用户头部和交互工具的位姿变化对虚拟场景进行调整，通过视频传输单元将虚拟现实视景，并发送给立体显示器；图形工作站接受来自摄像机获取的现场图像，与虚拟现实视景进行融合，产生增强现实视景；用户根据实际需求将3D投影仪的显示模式设置为2D或3D显示模式；图形工作站根据3D投影仪的显示模式将增强现实或虚拟现实视景发送给3D投影仪。

5.根据权利要求1所述的一种实时互动虚拟现实视景分享系统，其特征在于，立体显示器将虚拟现实视景呈现给用户，佩戴偏光式立体眼镜的用户利用交互工具与立体显示器中的虚拟现实视景进行交互；3D投影仪将虚拟现实或增强现实视景投影到投影幕呈现给观众，当3D投影仪为偏光式3D投影仪时，观众佩戴偏光式立体眼镜观看投影幕上的虚拟现实视景；当3D投影仪是快门式3D投影仪时，观众佩戴快门式立体眼镜观看投影幕上的虚拟现实视景。

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