基于虚拟现实头盔的数字海滨城市虚拟漫游装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及基于虚拟现实头盔的数字海滨城市虚拟漫游装置，属于图像重现装置技术领域。其解决了现有技术存在的交互功能和沉浸功能不足的问题。本实用新型专利技术包括计算机图形工作站、虚拟现实头盔、体感摄像机、液晶曲面显示屏和音响设备；虚拟现实头盔的动作信号通过数据集成单元传递到中央处理单元；深度摄像头和RGB摄像头将图像深度信息传递到中央处理单元；3D渲染单元将图像深度信息同步传递到头盔显示屏和液晶曲面显示屏；中央处理单元将音频信号传递到音响设备与图像深度信息同步播放。本实用新型专利技术通过把虚拟现实头盔、体感摄像机和音响设备等装置巧妙集成在一个系统下，使用户感到效果逼真的海滨城市虚拟漫游环境。

Virtual seaside city virtual roaming device based on virtual reality helmet

The utility model relates to a virtual roaming device based on a virtual reality helmet, which belongs to the technical field of image reproduction devices. The utility model solves the problems of the existing technology, such as the interactive function and the lack of immersion function. The utility model comprises a computer graphics workstation, virtual reality helmet, somatosensory camera, liquid crystal display and surface sound equipment; the action signal of the virtual reality helmet through data integration unit transmitted to the central processing unit; the depth camera and RGB camera depth image information transmission to the central processing unit; the 3D unit will render the image depth information synchronous transfer to display and liquid crystal display helmet surface; the central processing unit and the audio signal is transmitted to the information of audio equipment and image depth synchronous playback. The utility model skillfully integrates the virtual reality helmet, the somatosensory camera and the sound equipment in a system, so as to enable the user to feel the effect of the virtual roaming environment of the coastal city.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及基于虚拟现实头盔的数字海滨城市虚拟漫游装置，属于图像重现装置

技术介绍
目前我国各省市旅游业发展迅速，尤其部分滨海城市游客人数呈井喷式增长，每值节假日各海岸游客游览体验呈下降态，同时对城市的基础设施服务增大了压力，往往使游客感到恶劣的环境。一方面，游客需要花费相当精力和时间来安排旅游计划，同时又要忍受从出发到目的地之间长时间长距离的路途，旅游旺季高峰期会对高速公路和城市交通造成巨大影响。因此缺乏一种便捷的漫游方式。另一方面，国内很多虚拟现实厂商也尝试过进行虚拟景观的漫游展示，但大都局限于平面2D展示，或者是单纯的介绍动画，缺乏或不具备交互功能，更谈不上沉浸感，无法令游客感觉到身临其境，反响一般。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有基于虚拟现实头盔装置存在的上述缺陷，提出了一种基于虚拟现实头盔的数字海滨城市虚拟漫游装置，通过把虚拟现实头盔、体感摄像机和音响设备等装置巧妙集成在一个系统下，使用户感到身临其境，为用户营造具有高沉浸感，效果逼真的海滨城市虚拟漫游环境，行动自如，大幅提升体验水平。本技术的原理是：通过体感摄像头控制场景中的虚拟人进行虚拟景观漫游，体感交互设备依靠体感摄像头来完成对人体信息的识别和追踪，系统获取和解析信息后实现虚拟人与用户的运动映射，实现用户通过姿势控制虚拟人游览场景，用户只需做出简单的前进后退等动作，就可以体验到真实的场景交互漫游效果。本技术是采用以下的技术方案实现的：一种基于虚拟现实头盔的数字海滨城市虚拟漫游装置，包括计算机图形工作站、虚拟现实头盔、体感摄像机、液晶曲面显示屏和音响设备；计算机图形工作站包括中央处理单元、数据集成单元和3D渲染单元，中央处理单元分别与数据集成单元和3D渲染单元相连；虚拟现实头盔包括陀螺仪、加速度传感器、磁力计和头盔显示屏，虚拟现实头盔的动作信号通过数据集成单元传递到中央处理单元；体感摄像机包括深度摄像头和RGB摄像头，深度摄像头和RGB摄像头将图像深度信息传递到中央处理单元；3D渲染单元将图像深度信息同步传递到头盔显示屏和液晶曲面显示屏；中央处理单元将音频信号传递到音响设备与图像深度信息同步播放。进一步地，还包括电源，电源分别与计算机图形工作站、虚拟现实头盔、体感摄像机、液晶曲面显示屏和音响设备相连。进一步地，虚拟现实头盔的动作信号包括旋转信号和倾斜信号。进一步地，头盔显示屏包括投射到用户的双眼后形成立体渲染效果的左屏和右屏。进一步地，虚拟现实头盔的视场角为110°；头盔显示屏的刷新率为90Hz；左屏和右屏的分辨率为960×1080，通过USB3.0和HDMI接口与计算机图形工作站连接。进一步地，所述体感摄像机包括实现跟踪的六个完整人体骨骼和人均二十五个肢体关节的深度摄像头和RGB摄像头，深度摄像头和RGB摄像头的分辨率均为640×480，通过USB3.0连接计算机图形工作站。进一步地，体感摄像机的深度摄像头和RGB摄像头具有视眼60°H，40°V；具有景深感应距离0.5-4.0m。进一步地，液晶曲面显示屏具有分辨率至少为2880x1800。进一步地，体感摄像头距离地面高度为165-185cm。进一步地，3D渲染单元采用显卡，显卡具有显存容量为2048MB，位宽为128bit，核心频率为1127/1178MHz，显存频率为7010MHz。进一步地，中央处理单元的CPU主频为3.6GHz，睿频为4GHz。本技术的有益效果是：(1)本技术只需用户头戴虚拟现实头盔，处于虚拟漫游室内，体感摄像机能实时捕捉用户身体动作，具有高交互性和沉浸体验感；(2)本技术针对海滨城市设计，专门对滨海城市的沿岸建筑和近岸浅水海面进行设计和建模，高度还原海面动态效果，实现波光粼粼和白浪效果，通过3D渲染单元GPU加速渲染，视觉效果逼真；(3)本技术中数据集成单元对体感摄像机捕捉的视口深度信息进行分析处理，将深度数据通过感兴趣区域提取算法提取出人体的身体和四肢，对静止的手部甚至可以提取出其手势动作，同时可以追踪用户在视口内的位置信息，通过USB3.0缆线传送至中央处理单元后，可以实时解析人物相对于摄像机的坐标变化；(4)本技术中设有音响设备，接收中央处理单元传来的音频信号并转化为声信号，使虚拟景观游览时更加具有沉浸感；(5)本技术的中央处理单元接收从数据集成单元和3D渲染单元的数据，并进行统一解析运算，图像信息出了分发给液晶曲面显示屏，同样会传回虚拟现实头盔，从而实现头盔显示屏提供给用户影响，而曲面显示器则同步实时无缝地显示同样的影响，让虚拟漫游室内其他用户也能看到虚拟现实头盔内景象；(6)本技术增强了体验沉浸感、实现了高度的交互性，为诸多计划去滨海城市的用户提供了新的游玩途径，使用基于虚拟现实头盔的数字海滨城市虚拟漫游装置可以足不出户，只需头戴虚拟现实头盔即可如同漫步在海滨般领略城市风光，体现出在旅游业内广阔的使用前景。附图说明图1(a)是本技术的结构示意图一。图1(b)是本技术的结构示意图二。图2是本技术的原理结构框图。图3是本技术的硬件设备的连接图。图中：1、虚拟现实头盔；2、体感摄像机；3、计算机图形工作站；4、中央处理单元；5、数据集成单元；6、3D渲染单元；7、深度摄像头；8、RGB摄像头；9、音响设备；10、液晶曲面显示屏；11、电源。具体实施方式下面结合附图对本技术进行详细说明。如图1(a)、图1(b)、图2和图3所示，基于虚拟现实头盔的数字海滨城市虚拟漫游装置，该装置包括虚拟现实头盔1、体感摄像机2、计算机图形工作站3、中央处理单元4、数据集成单元5、3D渲染单元6、深度摄像头7、RGB摄像头8、音响设备9、液晶曲面显示屏10和电源11。其中用户佩戴虚拟现实头盔1可以实时获取用户头部的朝向和旋转角度，加速器、陀螺仪等传感器获取的数值经线缆传送至计算机图形工作站3内的数据集成单元5和3D渲染单元6，而虚拟漫游室内的体感摄像机2记录的经过处理后把图像信息传回至数据集成单元5，然后数据集成单元5和3D渲染单元6把数据传至中央处理单元4后变为图像信息和音频数据，图像信息复制两部分，一部分传回至虚拟现实头盔1内的5.7寸液晶曲面显示屏10显示出来，另一部分传送至液晶曲面显示屏10显示，用来实时观察虚拟现实头盔1内的实时影像或用来测试虚拟现实头盔1，并供给虚拟漫游室内其他未佩戴虚拟现实头盔1的用户观看，音频信息则传输至虚拟漫游室内的音响设备9转为声信号。电源11控制协调装置内各个组件。该装置工作流程图如图2所示，用户佩戴虚拟现实头盔1位于该装置前，用户的头部动作被虚拟现实头盔1追踪，其中内置的加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备，可以记录用户头部的倾斜和摆动，陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置，可以追踪用户头部的旋转活动并以旋转矩阵的数据形式传送至数据集成单元5进行下一步运算，当用户仰望和俯视时都能实时响应。而身体躯干和位置变化被体感摄像机2捕捉，深度摄像头7内的传感器能将视口每一帧获取的2D深度图像通过矩阵变换转化为带有世界坐标的场景3D图像，同时通过感兴趣区域提取算法识别出用户在视口内的相对位置，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于虚拟现实头盔的数字海滨城市虚拟漫游装置，其特征在于：包括计算机图形工作站(3)、虚拟现实头盔(1)、体感摄像机(2)、液晶曲面显示屏(10)和音响设备(9)；计算机图形工作站(3)包括中央处理单元(4)、数据集成单元(5)和3D渲染单元(6)，中央处理单元(4)分别与数据集成单元(5)和3D渲染单元(6)相连；虚拟现实头盔(1)包括陀螺仪、加速度传感器、磁力计和头盔显示屏，虚拟现实头盔(1)的动作信号通过数据集成单元(5)传递到中央处理单元(4)；体感摄像机(2)包括深度摄像头(7)和RGB摄像头(8)，深度摄像头(7)和RGB摄像头(8)将图像深度信息传递到中央处理单元(4)；3D渲染单元(6)将图像深度信息同步传递到头盔显示屏和液晶曲面显示屏(10)；中央处理单元(4)将音频信号传递到音响设备(9)与图像深度信息同步播放。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实头盔的数字海滨城市虚拟漫游装置，其特征在于：包括计算机图形工作站(3)、虚拟现实头盔(1)、体感摄像机(2)、液晶曲面显示屏(10)和音响设备(9)；计算机图形工作站(3)包括中央处理单元(4)、数据集成单元(5)和3D渲染单元(6)，中央处理单元(4)分别与数据集成单元(5)和3D渲染单元(6)相连；虚拟现实头盔(1)包括陀螺仪、加速度传感器、磁力计和头盔显示屏，虚拟现实头盔(1)的动作信号通过数据集成单元(5)传递到中央处理单元(4)；体感摄像机(2)包括深度摄像头(7)和RGB摄像头(8)，深度摄像头(7)和RGB摄像头(8)将图像深度信息传递到中央处理单元(4)；3D渲染单元(6)将图像深度信息同步传递到头盔显示屏和液晶曲面显示屏(10)；中央处理单元(4)将音频信号传递到音响设备(9)与图像深度信息同步播放。2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实头盔的数字海滨城市虚拟漫游装置，其特征在于：还包括电源(11)，电源(11)分别与计算机图形工作站(3)、虚拟现实头盔(1)、体感摄像机(2)、液晶曲面显示屏(10)和音响设备(9)相连。3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实头盔的数字海滨城市虚拟漫游装置，其特征在于：虚拟现实头盔(1)的动作信号包括旋转信号和倾斜信号。4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实头盔的数字海滨城市虚拟漫游装置，其特征在于：头盔显示屏包括投射到用户的双眼后形成立体渲染效果的左屏和右屏。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马纯永，杨帆，许墅，黄玉瀑，韩勇，陈戈，
申请(专利权)人：青岛市经纬蓝图信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37