【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于虚拟现实领域、应急疏散领域，涉及一种实现多人交互碰撞感知的vr疏散仿真方法及系统。
技术介绍
1、近些年来，vr技术及装置不断发展及应用。无论虚拟现实的音视效果呈现的多么逼真，虚拟世界中难以实现现实世界中触觉感知的问题依然存在，目前局部或全身性的力反馈设备还处于早期设计研发阶段。
2、对于需要多人交互的vr网络游戏或疏散模拟场景，无法避免人与人或人与物体之间的碰撞，vr技术装置如何简洁有效模拟此类碰撞感知亟待解决。
3、在vr触控领域，存在两种类型的虚拟触控装置。一是针对手部的力反馈设备，通过震动与机械约束实现；二是全身性的力反馈设备，大多呈现形式为交互外骨骼设备，将躯干力反馈与手柄结合，并且对肢体动作进行约束，实现与环境的力反馈碰撞。
4、近年来，《一种图形力反馈和直接力反馈相融合的力反馈临场感方法》建立图形力反馈机制，在遥操作任务中将视觉与直接力反馈融合；《一种基于数据手套交互的三维虚拟空间的菜单生成与交互方法》提供用户使用数据手套进行交互和操作的方法，佩戴vr头显的用户实际上点击物理手臂，并获得与真实触觉的自然交互；《瞬时超重和失重状态下的认知决策评估训练系统和方法》包括多自由度超重和失重模拟平台、带眼动追踪的vr头显、多模控制器、手势识别传感器、飞行座椅及框架结构、超重和失重模拟平台模块等，可提供更加真实高效的训练方案。《一种多人vr体验系统》构建现实空间中用户活动的场景和虚拟空间中用户活动的场景之间的联系，实现多个用户同时参与虚拟环境中的互动，但也没有实现基于触感的人与
5、目前全身性的力反馈设备大多结合万向跑步机，以实现较完整的vr操作仓。佩戴者与障碍物的交互仅局限于外骨骼对四肢动作的限制，而缺少对人体躯干整体的约束。如佩戴者与墙相撞时，目前的设备难以还原真实撞击整体推拉的感受。同样的，在vr游戏或vr疏散演练领域，除了人员与障碍物的交互以外，还存在人与人之间的碰撞交互，如何通过vr设备还原不同设备终端使用人员碰撞挤压的感受，仍存在不足。
6、本专利技术建立了一种可实现多人交互碰撞感知的vr疏散仿真方法及系统，主要适用于vr游戏或疏散领域内，为人与障碍物、多人之间的碰撞反馈交互问题提供一种解决方案。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种可实现多人交互碰撞感知的vr疏散仿真方法及系统。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种实现多人交互碰撞感知的vr疏散仿真方法，包括以下步骤：
4、s1.根据疏散场景要求，利用vr开发工具构建疏散结构模型；
5、s2.获取疏散结构模型中物体信息和人员信息；
6、s3.执行碰撞检测，根据物体信息和人员信息确定碰撞事件；
7、s4.通过用户交互设备实现用户与疏散结构模型的交互，并提供碰撞事件力反馈，以模拟真实疏散过程中的物理交互；
8、s5.利用所述交互和力反馈实现多人交互碰撞感知的vr疏散仿真。
9、进一步的，步骤s1中，所述vr开发工具包括unity或autodesk maya。
10、进一步的，步骤s2中，所述物体信息包括物体平面投影外轮廓各节点坐标信息。
11、进一步的，步骤s2中，所述人员信息包括人员坐标信息、重量信息和运动信息；所述人员信息的获取方法包括：
12、通过动作捕捉系统motion capture读取并记录人员重量信息，每间隔一段时间，获取人员平面投影外轮廓各节点坐标信息；根据重量信息及坐标信息计算人体运动中心及其运动路径和运动速度。
13、进一步的，步骤s3中，所述根据物体信息和人员信息确定碰撞事件，具体包括：当投影不相交的两个人员之间或人员与物体之间在下一采集区间出现交集时，则判定接触。
14、一种实现多人交互碰撞感知的vr疏散仿真系统，包括：
15、vr显示模块，用于提供沉浸式视觉体验；
16、运动追踪模块，用于实时追踪用户在物理空间中的位置和动作；
17、碰撞反馈模块，用于模拟疏散过程中的物理交互；
18、程序动力控制模块，用于存储预设的疏散场景和模型数据，协调上述模块并执行疏散仿真算法；
19、用户界面，用于用户选择疏散场景、查看仿真结果和接收反馈。
20、进一步的，所述运动追踪模块包括万向跑步机和若干传感器，用于获取人员信息并传输至程序动力控制模块；
21、进一步的，所述碰撞反馈模块包括支撑机构、推拉机构、转动机构和腰部固定器；
22、所述支撑机构包括两根伸缩支撑杆和一个线束集成轨道曲面，所述两根伸缩支撑杆分别固定在万向跑步机两侧，另一端与所述线束集成轨道曲面相连；
23、所述推拉机构包括一根第一可伸缩刚性杆件，所述第一可伸缩刚性杆件一端与腰部固定器固定连接，另一端通过滑动铰链与线束集成轨道曲面连接；
24、所述转动机构包括两根第二可伸缩刚性杆件，所述两根第二可伸缩刚性杆件分别位于所述腰部固定器两侧，一端与所述腰部固定器固定连接，另一端与线束集成轨道曲面固定连接。
25、进一步的，所述第一可伸缩刚性杆件能够沿所述线束集成轨道曲面滑动且沿轴向可伸缩，所述第一可伸缩刚性杆件始终垂直于所述腰部固定器，从而使所述第一可伸缩刚性杆件的方向始与人员正前方一致，通过控制第一可伸缩刚性杆件使腰部固定器发生平移，对人员产生推拉作用力；所述两根第二可伸缩刚性杆件，其中一根第二可伸缩刚性杆件伸长一定长度时，另外一根第二可伸缩刚性杆件同时缩短相同长度能够，能够通过控制第二可伸缩刚性杆件的伸缩长度实现腰部固定器的旋转，从而使人员发生转动。
26、进一步的，其特征在于，所述程序动力控制模块配置vr疏散结构模型及疏散仿真算法，用于模拟疏散场景并计算碰撞相关参数，控制碰撞反馈模块产生力反馈。
27、本专利技术的有益效果为：
28、1.对于疏散模拟试验：传统的人员疏散实验一般需要相当面积的试验场地并同时召集大量的试验人员，造成试验开展困难。相对与真实场景下的疏散模拟试验，本专利技术对场地面积及功能要求极低，也不需要多人同时出现在某一集中场地，只需多人同时连接某一vr疏散场景的服务器即可开展疏散试验。相比仿真模拟软件，多人交互碰撞感知系统拥有较为真实的碰撞感知机制，能够模拟出人员疏散情景下的拥挤、碰撞行为，在监视器中可观测到疏散试验常见的“瓶颈““成拱”等现象，结果更具有可信性。
29、2.对于消防演练：当前消防演练存在场地不够真实、缺乏指导与培训、开展费用昂贵等问题。本专利技术可以从模型的精细化入手，构建较为真实的火场声光环境，并且能够根据需要变换演练场景；场景中可以结合专业人员帮助，设置任务引导、闯关评分等组件，帮助人员学习消防演练步骤及知识；装置场景完善设置之后，可多次重复利用，避免试验重复开展造成的费用提高。
30、3.对于v本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种实现多人交互碰撞感知的VR疏散仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述VR开发工具包括Unity或Autodesk Maya。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述物体信息包括物体平面投影外轮廓各节点坐标信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述人员信息包括人员坐标信息、重量信息和运动信息；所述人员信息的获取方法包括：
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述根据物体信息和人员信息确定碰撞事件，具体包括：当投影不相交的两个人员之间或人员与物体之间在下一采集区间出现交集时，则判定接触。
6.一种实现多人交互碰撞感知的VR疏散仿真系统，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述运动追踪模块包括万向跑步机和若干传感器，用于获取人员信息并传输至程序动力控制模块。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述碰撞反馈模块包括支撑机构、推拉机构、转动机构和腰部固定器；<...
【技术特征摘要】
1.一种实现多人交互碰撞感知的vr疏散仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述vr开发工具包括unity或autodesk maya。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，所述物体信息包括物体平面投影外轮廓各节点坐标信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤s2中，所述人员信息包括人员坐标信息、重量信息和运动信息；所述人员信息的获取方法包括：
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤s3中，所述根据物体信息和人员信息确定碰撞事件，具体包括：当投影不相交的两个人员之间或人员与物体之间在下一采集区间出现交集时，则判定接触。
6.一种实现多人交互碰撞感知的vr疏散仿真系统，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述运动追踪模块包括万向跑步机和若干传...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙峰，夏立群，陈茗，陈玉远，刘健，王小飞，吴珂，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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