桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备，包括3D立体显示设备，固化于3D立体显示设备的两台以上基于光学运动捕捉技术的红外相机，设置有第一组光学捕捉点的偏振立体眼镜以及设置有第二组光学捕捉点的交互笔。本实用新型专利技术形成一体化定制设备，无需任何设备安装集成和调试工作，具有交互体验强、显示效果好和硬件成本低等优点。

Desktop personal immersion virtual reality interactive device

The utility model relates to a desktop personal immersive virtual reality interactive devices, including the 3D stereo display device, based on 3D stereo display equipment more than two sets of infrared camera based on optical motion capture technology, is provided with a first group of optical polarization glasses capture point and is provided with interactive pen second sets of optical capture point. The utility model has the advantages of an integrated customization device, no equipment installation, integration and debugging, and has the advantages of strong interactive experience, good display effect, low hardware cost, etc..

【技术实现步骤摘要】
桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备
本技术涉及虚拟现实
，特别是一种桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备。
技术介绍
目前，虚拟现实技术蓬勃发展，在不同应用领域均有大量虚拟现实显示和交互硬件设备出现，原理通常如下，显示：通过计算机生成用于立体显示的虚拟图像，分为左眼图像和右眼图像，然后通过立体显示技术传输给特定的显示设备如立体投影机或显示器；交互：简单交互通过普通游戏手柄进行虚拟场景的漫游和导航，但因无法识别其在三维空间的坐标位置，所以通常会通过在显示设备和交互设备上安装空间定位和追踪设备，用于捕捉交互设备的空间位置，并由通信主机将获取的空间坐标数据保存并转换，通过数据接口传输给图像计算机，图像计算机中的虚拟场景读取获取的空间坐标数据，并将其绑定在虚拟场景中的头部相机和手部操作位置，生成虚拟操作手模型，用于实现对虚拟场景中的物体进行定位、操作。现有的虚拟现实显示和交互硬件设备在应用时需要大量安装调试工作，而且并非一次调试安装完毕可免除后期二次调试的工作，任意设备的位置、角度或参数稍作调整，即需要重复进行安装调试，安装调试复杂。所以这一类的虚拟现实交互系统通常构建完成后从实用性和维护性上来讲，都会存在很多问题，而且设备通常无法进行移位或快速搭建，所以便携性较差，而且综合成本高，还面临交互体验差，显示效果差等问题，不适宜在商用、教学等应用领域的推广应用。
技术实现思路
本技术针对现有的虚拟现实显示和交互硬件设备安装调试复杂、交互体验差以及成本高等问题，提供一种桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备，将红外相机固化于3D立体显示设备中，并结合偏振立体眼镜和交互笔协同工作，实现实时视点交互以及在虚拟场景中实时定位显示和对虚拟场景中物体的交互，形成一体化定制设备，购买后无需任何设备安装集成和调试工作，并具有交互体验强、显示效果好且桌面型个人沉浸式产品硬件成本低等优点。本技术的技术方案如下：一种桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备，其特征在于，包括：3D立体显示设备，固化于3D立体显示设备的两台以上基于光学运动捕捉技术的红外相机，偏振立体眼镜，设置有被红外相机识别的第一组光学捕捉点，交互笔，设置有被红外相机识别的第二组光学捕捉点，所述第二组光学捕捉点与第一组光学捕捉点的形状和/或大小有差异。所述红外相机采用四台，并嵌入式固化在3D立体显示设备框架内部，两台在3D立体显示设备上框架的左端且另两台在3D立体显示设备上框架的右端，四台红外相机角度固定且整体视角覆盖操作空间。所述第一组光学捕捉点和/或第二组光学捕捉点中的光学捕捉点为被动形式或主动形式，所述被动形式的光学捕捉点为荧光反射刚体并在表面具有荧光反射涂层，所述主动形式的光学捕捉点为LED发光器件。所述偏振立体眼镜上设置的第一组光学捕捉点具有5个光学捕捉点且均设置于偏振立体眼镜的眼镜框上，包括在鼻梁框、左眼镜框左边的上端和下端以及右眼镜框右边的上端和下端分别设置。所述交互笔上设置的第二组光学捕捉点具有2个光学捕捉点且分别设置在交互笔的两端。所述交互笔上设置有多个可编程功能按键。所述功能按键包括触发类按键和拾取类按键。各所述红外相机的捕捉距离为1.5米，镜头视角为55度。所述3D立体显示设备为偏振立体显示设备，刷新率为120Hz。本技术的技术效果如下：本技术涉及的桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备，将红外相机固化于3D立体显示设备中，红外相机的位置和角度均固定，并结合偏振立体眼镜和交互笔协同工作，操作者佩戴偏振立体眼镜并手持交互笔均能够通过各自设置的光学捕捉点被红外相机识别并相互区分，红外相机固化有空间算法，设置在集成电路板上，通过对空间距离、角度的判断和计算，生成虚拟三维空间内的坐标系，而偏振立体眼镜和交互笔均为虚拟三维空间坐标系内的实时变化的坐标点，将此坐标点与虚拟现实场景中的相机和物体进行绑定，即可实现操作者的视角、交互笔与虚拟场景或物体进行实时交互效果。本技术桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备为一体化定制设备，无需任何设备安装集成及调试工作，开机即用，避免了现有技术的虚拟现实交互设备安装调试以及后期维护复杂等诸多问题。通过在偏振立体眼镜和交互笔上设置的有差异的光学捕捉点被红外相机识别并快速确定操作者和交互笔分别在三维空间的坐标，空间算法也是固化在设备中的，也无需调试，并具有交互体验强、显示效果好的优点。并且是针对桌面型个人沉浸式，红外相机根据3D立体显示设备大小及人体操作区大小进行选型，可大幅降低红外相机分辨率和刷新率的规格参数，硬件成本是传统成本的十分之一，具有桌面型个人沉浸式产品硬件成本低的优点，便于在商业、教育等应用领域的虚拟现实市场的推广和应用，解决传统虚拟现实系统必须通过多种不同硬件设备进行系统集成组合使用的问题，通过高度集成化的定制设计使虚拟现实更加容易投入行业应用，具备良好的便携性和优秀而稳定的显示、交互效果。附图说明图1为本技术桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备的优选结构示意图。图2为偏振立体眼镜的第一组光学捕捉点的优选设置示意图。图3为交互笔的第二组光学捕捉点的优选设置示意图。图4为本技术桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备的工作原理图。图中各标号列示如下：1－3D立体显示设备；2－红外相机；3－偏振立体眼镜；4－交互笔；5－第一组光学捕捉点；6－第二组光学捕捉点；7－功能按键；8－操作者；9－虚拟场景中物体。具体实施方式下面结合附图对本技术进行说明。本技术公开了一种桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备，如图1所示，包括3D立体显示设备1、两台以上的红外相机2、偏振立体眼镜3和交互笔4。其中，红外相机2基于光学运动捕捉技术工作，可称为红外光学运动捕捉相机，各红外相机2固化于3D立体显示设备1中，优选地，可如图1所示，采用四台红外相机2，嵌入式固化在3D立体显示设备1的框架内部，两台红外相机2在3D立体显示设备1上框架的左端且另两台红外相机2在3D立体显示设备1上框架的右端，四台红外相机2角度固定且整体视角覆盖操作空间。偏振立体眼镜3设置有被各红外相机2识别的第一组光学捕捉点，交互笔4设置有被各红外相机2识别的第二组光学捕捉点，第二组光学捕捉点与第一组光学捕捉点的形状和/或大小有差异；红外相机2在识别到操作者佩戴的偏振立体眼镜3的第一组光学捕捉点后根据空间算法确定操作者在三维空间的坐标，实现实时视点交互；红外相机2在识别到操作者操作交互笔4的第二组光学捕捉点后根据空间算法确定交互笔4在三维空间的坐标，实现在虚拟场景中实时定位显示和对虚拟场景中物体的交互。图2为偏振立体眼镜的第一组光学捕捉点的优选设置示意图。该实施例的偏振立体眼镜3上设置的第一组光学捕捉点5具有5个光学捕捉点，位置关系如图2所示，第一组光学捕捉点5均设置于偏振立体眼镜3的眼镜框上，处于同一平面，各光学捕捉点依次设置在鼻梁框、左眼镜框左边的上端和下端以及右眼镜框右边的上端和下端，5个光学捕捉点在空间内组成特定的结构体，然后在光学运动捕捉技术的红外相机2的空间算法中定义这个“结构体”为HeadCamera，即头部视点位置，这样一旦偏振立体眼镜这个物体出现在捕捉区域内的时候，系统即判别它为头部视点，即偏振立体眼镜3上通过5个光学捕捉点进行对偏振立体眼镜3的ID标定，在空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备，其特征在于，包括：3D立体显示设备，固化于3D立体显示设备的两台以上基于光学运动捕捉技术的红外相机，偏振立体眼镜，设置有被红外相机识别的第一组光学捕捉点，交互笔，设置有被红外相机识别的第二组光学捕捉点，所述第二组光学捕捉点与第一组光学捕捉点的形状和/或大小有差异。

【技术特征摘要】
1.一种桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备，其特征在于，包括：3D立体显示设备，固化于3D立体显示设备的两台以上基于光学运动捕捉技术的红外相机，偏振立体眼镜，设置有被红外相机识别的第一组光学捕捉点，交互笔，设置有被红外相机识别的第二组光学捕捉点，所述第二组光学捕捉点与第一组光学捕捉点的形状和/或大小有差异。2.根据权利要求1所述的桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备，其特征在于，所述红外相机采用四台，并嵌入式固化在3D立体显示设备框架内部，两台在3D立体显示设备上框架的左端且另两台在3D立体显示设备上框架的右端，四台红外相机角度固定且整体视角覆盖操作空间。3.根据权利要求1或2所述的桌面型个人沉浸虚拟现实交互设备，其特征在于，所述第一组光学捕捉点和/或第二组光学捕捉点中的光学捕捉点为被动形式或主动形式，所述被动形式的光学捕捉点为荧光反射刚体并在表面具有荧光反射涂层，所述主动形式的光学捕捉点为LED发光器件。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昉，吴坚，张晓烁，
申请(专利权)人：北京天远景润科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11