【技术实现步骤摘要】
一种沉浸式虚拟现实维修与培训仿真系统
本专利技术属于航天产品数字化设计与系统仿真领域,本专利技术涉及虚拟现实技术在虚拟维修领域的应用。
技术介绍
虚拟现实(VirtualReality,简称VR)技术是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理等技术综合发展的产物。它利用计算机技术生成一种模拟环境,通过各种传感设备是用户“投入”到模拟环境中,使用户自然地与环境直接交互。虚拟现实是一种计算机界面技术。从本质上讲,虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口,它通过给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时交互手段,最大限度地方便用户的操作,从而减轻用户的负担,提高整个系统的工作效率。利用虚拟现实环境开展虚拟维修仿真已有了不少系统,在汽车、飞机等领域开展了应用。这些系统设计方案多种多样,多面临的问题和解决的问题也不尽相同。目前最常用的维修仿真系统虽然基于三维模型开展,但多是在计算机屏幕上显示进行,缺乏三维真实的沉浸感,在拟真度方面表现不够,无法真实有效地反映实际场景,营造不出沉浸式的三维虚拟环境,通用性较差。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题的目的在于:本专利技术的技术解决问题:克服现有技术的不足,提供一种沉浸式的虚拟维修和虚拟培训系统,能够以直观、立体的方式来呈现培训和训练场景及内容,达到参与者身临其境的目的。本专利技术的技术解决方案是:一种沉浸式虚拟现实维修与培训仿真系统包括:位置跟踪子系统、三维模型数据库、节点管理子系统、节点渲染子系统、投影子系统;三维模型数据库,存储三维模型数据,并将三维模型供节点管理子系统调用;位置跟踪子系统,获取使用者 ...
【技术保护点】
一种沉浸式虚拟现实维修与培训仿真系统,其特征在于包括:位置跟踪子系统、三维模型数据库、节点管理子系统、节点渲染子系统、投影子系统;三维模型数据库,存储三维模型数据,并将三维模型供节点管理子系统调用;位置跟踪子系统,获取使用者的空间位置信息,并将该信息输出到节点管理子系统;所述的空间位置信息包括使用者的头部眼点位置和手部操作信息;节点管理子系统,从三维模型数据库中读取三维模型,将三维模型传递给节点渲染子系统,并将位置跟踪子系统提供的使用者的头部眼点位置和手部操作信息,发送到节点渲染子系统;节点渲染子系统,在预设的显示范围内,将接收到的三维模型按照三维模型的左、中、右、下四个部分进行渲染,渲染后的图像发送到投影子系统显示,从而使使用者看到整个虚拟的三维模型;节点渲染子系统,根据接收到的使用者的头部眼点位置和手部操作信息,得到人眼视野范围内应该显示的图像信息,将更新的图像发送至投影子系统;投影子系统,接收节点渲染子系统发送的图像信息,并进行显示,使使用者看到更新后的三维模型图像。
【技术特征摘要】
1.一种沉浸式虚拟现实维修与培训仿真系统,其特征在于包括:位置跟踪子系统、三维模型数据库、节点管理子系统、节点渲染子系统、投影子系统;三维模型数据库,存储三维模型数据,并将三维模型供节点管理子系统调用;位置跟踪子系统,获取使用者的空间位置信息,并将该信息输出到节点管理子系统;所述的空间位置信息包括使用者的头部眼点位置和手部操作信息;节点管理子系统,从三维模型数据库中读取三维模型,将三维模型传递给节点渲染子系统,并将位置跟踪子系统提供的使用者的头部眼点位置和手部操作信息,发送到节点渲染子系统;节点渲染子系统,在预设的显示范围内,将接收到的三维模型按照三维模型的左、中、右、下四个部分进行渲染,渲染后的图像发送到投影子系统显示,从而使使用者看到整个虚拟的三维模型;节点渲染子系统,根据接收到的使用者的头部眼点位置和手部操作信息,得到人眼视野范围内应该显示的图像信息,将更新的图像发送至投影子系统;投影子系统,接收节点渲染子系统发送的图像信息,并进行显示,使使用者看到更新后的三维模型图像。2.根据权利要求1所述的一种沉浸式虚拟现实维修与培训仿真系统,其特征在于:所述的位置跟踪子系统包括位置处理主机、光学摄像机、跟踪刚体目标;跟踪刚体目标,固定在使用者的主要关节、头部和眼睛附近;光学摄像机发射红外光线,通过采集跟踪刚体目标反射的光线,将采集的数据传递给位置处理主机;位置处理主机接收到数据之后,通过位置跟踪确定使用者的空间位置信息,并将空间位置信息传递给节点管理子系统。3.根据权利要求1所述的一种沉浸式虚拟现实维修与培训仿真系统,其特征在于:所述的投影子系统包括四台立体投影机和四个显示屏幕;四个显示屏幕分别呈现九十度,按照与使用者的位置,分别为左、中、右、下;四个投影屏幕同时投影虚拟场景的一部分图像,共同组成一个完整的虚拟环境。4.根据权利要求2所述的一种沉浸式虚拟现实维修与培训仿真系统,其特征在于:所述的位置跟踪具体实现方式如下:(1)确定各参考点位置;参考点为光学摄像机的空间位置,本实施例中在使用者头顶上方左前、左后、右前、右后四个位置各安装一个光学摄像机;(2)获取K时刻各参考点到目标点和定位点瞬间距离;在初始时刻K,由光学摄像机发出红外光,定位点和目标点反射光线,由光学摄像机接收,将信息传递回位置处理主机,主机计算得出各参考点到目标点和定位点的瞬间距离;(3)依据最大近似法获取K时刻目标点和定位点的空间坐标值;具体方式如下:设三维空间的n(n≥4)个参考点的坐标系为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)…(xn,yn,zn),目标点或定位点的坐标X设为(x,y,z),点X到第1个、第2个、…、第n个参...
【专利技术属性】
技术研发人员:罗军,赵博,陈仁越,李澍,郭逸婧,李莉,张启程,皮赞,聂蓉梅,
申请(专利权)人:北京宇航系统工程研究所,中国运载火箭技术研究院,
类型:发明
国别省市:北京;11
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