一种裸眼3D可交互沉浸式虚拟现实CAVE系统技术方案

一种裸眼3D可交互沉浸式虚拟现实CAVE系统，包括CAVE屏幕设备、裸眼3D投影设备、动作捕捉设备、中控装置，其中，动作捕捉设备可实时捕捉用户的位置信息和姿态变化信息作为系统的输入，中控装置可根据动作捕捉设备获取的用户位置信息和姿态变化信息而调整虚拟场景的渲染视角和控制改变虚拟模型的运动状态，实时渲染出虚拟现实动画图像，并将虚拟现实动画图像处理成裸眼3D图像而输出给裸眼3D投影设备进行播放，从而实现交互效果，裸眼3D投影设备可将裸眼3D图像投射到CAVE屏幕设备上进行显示，用户可直接观看到投影屏幕上的立体图像，用户通过姿态变化可对投影内容进行控制，从而进行交互体验。交互体验。交互体验。

【技术实现步骤摘要】
一种裸眼3D可交互沉浸式虚拟现实CAVE系统


[0001]本专利技术涉及虚拟现实技术，特别涉及一种裸眼3D可交互沉浸式虚拟现实CAVE系统。

技术介绍

[0002]虚拟现实系统的目的是创建一个虚拟的三维世界环境，并使之尽量贴近真实世界，提供给用户一种身临其境的体验，允许用户能够像在真实世界中一样与虚拟对象有良好的交互，使用户(在理想状态下)不能区分虚拟世界与真实世界。在自然条件苛刻的情况下，虚拟现实技术尤其可以发挥它的优势，因为用户不需要进入不适宜的环境(例如危险、寒冷等)也可以实施作业。正因为这一特点，虚拟现实系统具有巨大的应用前景，其系统随着市场需求的变化而需要不断升级。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在解决上述问题，而提供一种裸眼3D可交互沉浸式虚拟现实CAVE系统。
[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了一种裸眼3D可交互沉浸式虚拟现实CAVE系统，其特征在于，其包括CAVE屏幕设备、裸眼3D投影设备、动作捕捉设备、中控装置，所述CAVE屏幕设备包括至少一面投影屏幕；所述裸眼3D投影设备用于向所述投影屏幕投射投影图像；所述动作捕捉设备用于获取用户的位置信息和姿态变化信息；所述中控装置的输入端与所述动作捕捉设备连接，输出端与所述裸眼3D投影设备连接；其可构建虚拟现实的3D虚拟场景和3D虚拟模型，并可根据所述动作捕捉设备获取的用户位置信息和姿态变化信息而调整所述3D虚拟场景的渲染视角和控制改变所述3D虚拟模型的运动状态，实时渲染出虚拟现实动画图像，并将所述虚拟现实动画图像处理成裸眼3D图像而输出给所述裸眼3D投影设备进行播放。
[0005]进一步地，其还包括扩声设备，其与所述中控装置连接，其包括音箱和麦克风。
[0006]进一步地，所述中控装置包括输入端口、虚拟现实平台、3D成像模块和输出端口，所述输入端口与所述动作捕捉设备连接，用于接收用户的位置信息和姿态变化信息；所述虚拟现实平台用于构建虚拟现实的3D虚拟场景和3D虚拟模型，根据用户的位置信息和姿态变化信息调整所述3D虚拟场景的渲染视角和控制改变所述3D虚拟模型的运动状态以实时渲染出虚拟现实动画图像；所述3D成像模块，用于将所述虚拟现实动画图像进行左、右眼视点处理后输出具有裸眼3D效果的裸眼3D图像；所述输出端口与所述裸眼3D投影设备连接，用于将所述裸眼3D图像输出给所述裸眼3D投影设备。
[0007]进一步地，所述中控装置还包括投影融合单元，用于将所述裸眼3D图像处理为多个可输出至所述裸眼3D投影设备进行播放以在所述CAVE屏幕设备上融合呈现整个投影图像的裸眼3D图像单元数据。
[0008]进一步地，所述输出端口设有若干个，其分别连接一台裸眼3D投影设备；所述投影融合单元可将所述裸眼3D图像处理为数量与所述裸眼3D投影设备数量相一致的多个裸眼
3D图像单元数据。
[0009]进一步地，所述中控装置还包括动作跟踪及分析处理模块，其与所述输入端口及虚拟现实平台连接，其用于对所述输入端口接收的位置信息和姿态变化信息进行分析处理，以计算出用户当前在场景中所处的位置及发出的交互指令。
[0010]进一步地，所述虚拟现实平台包括三维建模模块、渲染模块、3D虚拟模型动画模块和人机交互模块，所述三维建模模块用于搭建所述3D虚拟场景和3D虚拟模型；所述渲染模块用于实时渲染出所述虚拟现实动画；所述3D虚拟模型动画模块用于模拟现实物体的运动状态；所述人机交互模块根据用户当前所处的位置而实时改变所述3D虚拟场景显示的视角，并根据用户的交互指令控制改变所述3D虚拟模型的运动状态。
[0011]进一步地，所述CAVE屏幕设备包括正幕、左侧幕、右侧幕和地幕，所述正幕为背投式投影屏幕；所述左侧幕设于所述正幕的左侧，其为背投式裸眼3D投影屏幕；所述右侧幕设于所述正幕的右侧，其为背投式裸眼3D投影屏幕；所述地幕平铺于水平面上，其为正投式裸眼3D投影屏幕；所述正幕、左侧幕、右侧幕、地幕围合出一立体空间。
[0012]本专利技术的有益贡献在于，其有效解决了上述问题。本专利技术的一种裸眼3D可交互沉浸式虚拟现实CAVE系统包括CAVE屏幕设备、裸眼3D投影设备、动作捕捉设备和中控装置，其中，动作捕捉设备可实时捕捉用户的位置信息和姿态变化信息作为系统的输入，中控装置可根据动作捕捉设备获取的用户位置信息和姿态变化信息而调整所述3D虚拟场景的渲染视角和控制改变所述3D虚拟模型的运动状态，实时渲染出虚拟现实动画图像，并将所述虚拟现实动画图像处理成裸眼3D图像而输出给所述裸眼3D投影设备进行播放，从而实现交互效果。所述裸眼3D投影设备可将裸眼3D图像投射到CAVE屏幕设备上进行显示，用户便可裸眼直接观看到投影屏幕上的立体图像，用户通过姿态变化可对投影内容进行控制，从而进行交互体验。本专利技术的一种裸眼3D可交互沉浸式虚拟现实CAVE系统可获得完全沉浸式的虚拟现实感受，其可应用于游戏、展示体验、仿真训练系统等，如模拟战地训练、汽车驾驶等各种场景，其应用范围十分广泛。
【附图说明】
[0013]图1是本专利技术系统的整体结构示意图。
[0014]图2是CAVE屏幕设备的结构框架图。
[0015]图3是中控装置的原理示意图。
[0016]图4是虚拟现实平台的结构框架图。
[0017]附图标识：CAVE屏幕设备10、正幕11、左侧幕12、右侧幕13、地幕14、支撑结构15、裸眼3D投影设备20、动作捕捉设备30、中控装置40、输入端口41、虚拟现实平台42、三维建模模块421、渲染模块422、3D虚拟模型动画模块423、人机交互模块424、三维模型数据库425、3D成像模块43、输出端口44、动作跟踪及分析处理模块45、投影融合单元46、扩声设备50。
【具体实施方式】
[0018]下列实施例是对本专利技术的进一步解释和补充，对本专利技术不构成任何限制。
[0019]如图1～图4所示，本专利技术的一种裸眼3D可交互沉浸式虚拟现实CAVE系统包括CAVE屏幕设备10、裸眼3D投影设备20、动作捕捉设备30、中控装置40。进一步的，其还可包括扩声
设备50。
[0020]如图1～图4所示，所述CAVE屏幕设备10用于承载投影图像，其包括至少一面投影屏幕。在一些实施例中，所述CAVE屏幕设备10可只设置一面投影屏幕。在一些实施例中，所述CAVE屏幕设备10可设置三面投影屏幕。本实施例中，为获得更好的沉浸感，所述CAVE屏幕设备10设有4面投影屏幕，其围合出一立体空间，用户可在该立体空间内和投影图像进行交互，从而可大大提高沉浸感。如图2所示，所述CAVE屏幕设备10包括正幕11、左侧幕12、右侧幕13和地幕14。所述左侧幕12、右侧幕13分别设于所述正幕11的左右两侧，所述地幕14平铺设于所述正幕11、左侧幕12、右侧幕13之间的地面上。所述正幕11、左侧幕12、右侧幕13均为背投式裸眼3D投影屏幕，其可选用公知的背投式、裸眼3D投影屏幕。所述地幕14为正投式裸眼3D投影屏幕，其可选用公知本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种裸眼3D可交互沉浸式虚拟现实CAVE系统，其特征在于，其包括：CAVE屏幕设备(10)，包括至少一面投影屏幕；裸眼3D投影设备(20)，用于向所述投影屏幕投射投影图像；动作捕捉设备(30)，获取用户的位置信息和姿态变化信息；中控装置(40)，输入端与所述动作捕捉设备(30)连接，输出端与所述裸眼3D投影设备(20)连接；其可构建虚拟现实的3D虚拟场景和3D虚拟模型，并可根据所述动作捕捉设备(30)获取的用户位置信息和姿态变化信息而调整所述3D虚拟场景的渲染视角和控制改变所述3D虚拟模型的运动状态，实时渲染出虚拟现实动画图像，并将所述虚拟现实动画图像处理成裸眼3D图像而输出给所述裸眼3D投影设备(20)进行播放。2.如权利要求1所述的一种裸眼3D可交互沉浸式虚拟现实CAVE系统，其特征在于，其还包括：扩声设备(50)，与所述中控装置(40)连接，其包括音箱和麦克风。3.如权利要求1所述的一种裸眼3D可交互沉浸式虚拟现实CAVE系统，其特征在于，所述中控装置(40)包括：输入端口(41)，与所述动作捕捉设备(30)连接，用于接收用户的位置信息和姿态变化信息；虚拟现实平台(42)，用于构建虚拟现实的3D虚拟场景和3D虚拟模型，根据用户的位置信息和姿态变化信息调整所述3D虚拟场景的渲染视角和控制改变所述3D虚拟模型的运动状态以实时渲染出虚拟现实动画图像；3D成像模块(43)，用于将所述虚拟现实动画图像进行左、右眼视点处理后输出具有裸眼3D效果的裸眼3D图像；输出端口(44)，与所述裸眼3D投影设备(20)连接，用于将所述裸眼3D图像输出给所述裸眼3D投影设备(20)。4.如权利要求3所述的一种裸眼3D可交互沉浸式虚拟现实CAVE系统，其特征在于，所述中控装置(40)还包括：投影融合单元(46)，用于将所述裸眼3D图像处理为多个可输出至所述裸眼3D投影设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朋，贺旭梅，
申请(专利权)人：贺旭梅，
类型：发明
国别省市：