便携式设备、虚拟现实系统及方法技术方案

一种便携式设备，包括观察方向传感器和位置确定器，观察方向传感器配置成确定便携式设备的用户在真实世界中的观察方向，位置确定器配置成确定用户在真实世界中的位置。此外，便携式设备包括处理单元，处理单元配置成基于用户在真实世界中的观察方向和用户在真实世界中的位置来生成虚拟世界，其中在真实世界的3D坐标系中观察方向的变化引起在虚拟世界的3D坐标系中观察方向的变化。便携式设备还包括显示器，显示器配置成向用户显示所生成的虚拟世界同时阻挡真实世界的景象。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种便携式设备，包括观察方向传感器和位置确定器，观察方向传感器配置成确定便携式设备的用户在真实世界中的观察方向，位置确定器配置成确定用户在真实世界中的位置。此外，便携式设备包括处理单元，处理单元配置成基于用户在真实世界中的观察方向和用户在真实世界中的位置来生成虚拟世界，其中在真实世界的3D坐标系中观察方向的变化引起在虚拟世界的3D坐标系中观察方向的变化。便携式设备还包括显示器，显示器配置成向用户显示所生成的虚拟世界同时阻挡真实世界的景象。【专利说明】
本专利技术的一些实施例涉及便携式设备。本专利技术的另外一些实施例涉及虚拟现实系统(virtual reality system)。
技术介绍
迄今为止，由于两个主要的原因，尚不可能实现其中用户能够如同在现实环境中一样地在虚拟环境中活动和移动的第一人称游戏。第一，不可能足够精确地确定对象的观察方向。第二，使用已知的系统不能在几厘米内精确地进行对对象的定位。另外，处理时间必须最小，以便传达与系统的实时交互。第三，当前方法应用了或多或少受限制的硬件设施(hardware setup)，例如像为航空或汽车所知的跑步机或模拟器的所谓的2D网络行走平台(2D Cyber Walk platform)。由于对地板和必须要安装到头部的大量电子设备的地面控制，该网络行走平台很不灵活。此外，与其他用户的交互会要求将这样的设施用于参与的任何人。
技术实现思路
本专利技术的目的是创建能够向驻留在完全虚拟环境或虚拟世界中的用户传达感觉(或印象，impression)的构思。该目的由根据权利要求1所述的便携式设备和根据权利要求18所述的方法来达到。本专利技术的实施例创建一种便携式设备，包括观察方向传感器，该观察方向传感器配置成确定便携式设备的用户在真实世界中的观察方向。此外，便携式设备包括位置确定器，该位置驱动器配置成确定用户在真实世界中的位置。此外，便携式设备包括处理单元，该处理单元配置成基于用户在真实世界中的观察方向和用户在真实世界中的位置来生成虚拟世界，其中在真实世界的3D坐标系中观察方向的变化引起在虚拟世界的3D坐标系中观察方向的变化。此外，便携式设备包括显示器，该显示器配置成向用户显示所生成的虚拟世界同时阻挡真实世界的景象。本专利技术的实施例的思想是，当结合不同的传感器信息(比如，用户在真实世界中的位置和观察方向)以创建虚拟世界时，以及此外当向用户显示虚拟世界同时阻挡真实世界的景象时，便携式设备可以向用户传达驻留在完全虚拟世界中的感觉。因此，用户在真实世界中的移动可以由便携式设备检测到，并且可以转变(转换)成用户在虚拟世界中的移动。通过阻挡用户的真实世界的景象，便携式设备可以传达用户驻留在完全虚拟世界中的感觉。因此，便携式设备使得能够模拟温度、气候和与时间无关的虚拟现实或虚拟世界，在虚拟现实或虚拟世界中用户可以自由移动并且用户可以与其交互。此外，在包括多个便携式设备的虚拟现实系统的一个实例中，便携式设备实现了多于一个的用户的集成。作为示例，每个用户可以携带他自己的便携式设备，该便携式设备可以直接或通过外部通信单元与其他便携式设备通信。根据一些实施例，便携式设备可以是能够由用户随身携带在手中的手持设备。便携式设备的显示器可以与例如处理单元、位置确定器和观察方向传感器一起处于一个壳体中，使得用户手中仅携带一个还包括显示器的设备。此外，显示器可以处于与观察方向传感器、位置确定器和处理单元不同的壳体中。例如，处理单元可以通过无线通信接口或有线通信接口连接至显示器。作为一个示例，便携式设备可以包括眼镜，该眼镜包括显示器。根据另外的实施例，完整的便携式设备可以集成在例如眼镜中，使得用户不必一定要在其手中携带便携式设备而是可以将该便携式设备戴在他的头上。如前面所提到的，显示器配置成通过阻挡真实世界的景象来向用户显示所生成的虚拟世界。根据一些实施例，显示器可以通过显示来阻挡真实世界的景象，这表示显示器仅显示虚拟世界而不显示真实世界。这与增强现实系统(augmented reality system)显著不同，在增强现实系统中鉴于真实世界虚拟地放置虚拟元素。换句话说，用户仅当不注视显示器时才可以观察真实世界。根据另外的实施例，例如，在其中眼镜中包括显示器的实施例中，可以构造显示器和眼镜，使得即使当用户没有直接注视着显示器时戴着眼镜的用户的真实世界的景象也被阻挡。本专利技术的优点是，实施例提供了基于真实且精确的传感器数据(例如，来自观察方向传感器和位置确定器)提供完全虚拟创建的环境的系统或便携式设备。这使得用户能够物理上在真实环境中活动，但看到并与之交互的是虚拟环境。用户可以如同在现实中一样地在虚拟环境中活动和移动。因此，用户可以自己玩游戏(他最近在家在该工作站上玩的游戏)，独立地活动和移动而不需要控制屏幕上的化身。【专利附图】【附图说明】将详细描述本专利技术的实施例，其中:图1示出了根据本专利技术的一个实施例的便携式设备的框图；图2示出了根据图1的便携式设备的应用的示例的图解；图3示出了根据本专利技术的一个实施例的虚拟现实系统的框图；图4示出了根据本专利技术的另一个实施例的虚拟现实系统的框图；以及图5示出了根据本专利技术的一个实施例的方法的流程图。【具体实施方式】在使用附图详细描述本专利技术的实施例之前，应当指出的是，相同元件或具有相同功能的元件设置有相同的附图标记，并且省略了设置有相同的附图标记的元件的重复描述。因此，针对具有相同的附图标记的元件提供的描述可互换。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的便携式设备100的框图。便携式设备100包括观察方向传感器101、位置确定器103、处理单元105和显示器107。观察方向传感器101配置成确定便携式设备100的用户在真实世界中的观察方向111。位置确定器103配置成确定用户在真实世界中的位置113。处理单元105配置成基于所确定的用户在真实世界中的观察方向111和所确定的用户在真实世界中的位置113来生成虚拟世界，其中在真实世界的3D坐标系中观察方向111的变化引起在虚拟世界的3D坐标系中观察方向的变化。此外，显示器配置成向用户显示所生成的虚拟世界，同时(例如，通过显示器107)阻挡真实世界的景象。如在本申请的介绍部分中所描述的，便携式设备100能够基于真实且精确的传感器数据(来自观察方向传感器101和位置确定器103)提供完全虚拟地创建的环境或世界，使得用户可以物理上在真实环境或世界中活动，但看到并与之交互的是虚拟环境或世界。用户可以如同在现实中一样地在该虚拟环境或世界中活动或移动。因此，用户可以自己玩游戏(他最近在家在该工作站上玩的游戏)，独立地活动和移动而不需要控制屏幕上的化身。已经发现，可以通过微机电系统(MEMS,microelectromechanical system)-在这种情况下主要是陀螺仪——足够精确地得到观察方向。这样的陀螺仪可以用于确定取向的角度变化。传感器信息(来自陀螺仪)与缓慢的磁力计(由于其性质，其是缓慢的)和惯性传感器组合，即使有快速移动或方向变化，观察方向传感器101仍能够非常精确地得到观察方向。换句话说，观察方向传感器101可以包括一种类型的传感器或多种不同类型的传感器，观察方向传感器基于这些传感器来确定观察方向111。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式设备(100)，包括：观察方向传感器(101)，其配置成确定所述便携式设备(100)的用户在真实世界中的观察方向(111)；位置确定器(103)，其配置成确定所述用户在真实世界中的位置(113)；处理单元(105)，其配置成基于所述用户在真实世界中的观察方向(111)和所述用户在真实世界中的位置(113)来生成虚拟世界，其中，在真实世界的3D坐标系中所述观察方向(111)的变化引起在虚拟世界的3D坐标系中观察方向的变化；以及显示器(107)，其配置成向所述用户显示所生成的虚拟世界同时阻挡真实世界的景象；其中，所述处理单元(105)配置成在所述虚拟世界的3D坐标系中的位置处生成在所述虚拟世界中的虚拟对象(203)；并且其中，所述处理单元(105)配置成响应于所确定的所述用户在真实世界中的位置(113)的精确度的变化来改变所述虚拟对象(203)的细节层次或大小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·穆奇勒，斯特凡·奥托，尼古拉斯·威特，
申请(专利权)人：弗兰霍菲尔运输应用研究公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE