VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及一种VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构系统与方法。其系统由激光雷达单元、三维空间成像单元、场景虚拟单元、虚拟场景再现单元组成；采用本发明专利技术，不仅可以实现VR使用对象在运行空间自由移动，摆脱现行仅束缚于专用固定座椅、专用固定站台等的运行模式，还可以捕获VR运行空间中动静态实体的绝对距离参数、相对距离参数、时间参数等三维空间实体复合参数，并根据获取的三维空间实体复合参数信息将VR运行空间虚拟化为用户指定的虚拟场景，同时可以实现多VR使用对象之间的数据融合与互动式游戏体验。本发明专利技术系统结构简单，操作简便，性能优越，适合于各种VR运行空间三维空间实体复合参数的捕获与虚拟化体验。

【技术实现步骤摘要】
VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构系统与方法
本专利技术涉及一种VR运行空间虚拟场景重构系统与方法，特别是一种VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构系统与方法。
技术介绍
虚拟现实技术（VirtualReality，VR），即利用计算机技术模拟产生三维的虚拟世界，让使用者及时、无限制地感知虚拟空间的事物。目前，在VR游戏体验中为了实时获取VR头显及手柄等VR设备的空间位置，很多VR体验游戏都是采用将使用对象束缚在专用固定座椅或者站台上的模式，通过VR空间定位技术实时获取VR设备的空间位置。VR空间定位技术是VR领域的一项关键技术，可以定位VR头显及手柄等VR设备在空间的实时位置，具有空间定位的VR设备不仅能更好的提供沉浸感，其产生的眩晕感也会大幅降低，整个画面可以像现实世界中一样根据我们的移动而真的动起来。目前，VR厂商使用的空间定位技术都是采用外围设备捕捉身体上携带的传感器的位置变化，结合虚拟现实技术实现身体动作与虚拟环境的同步，使人有身临其境的感觉。但是，这种空间定位技术需要在VR运行环境中布设一些外围的传感器，比如摄像机、红外接收设备等，使用环境相对固定，不能适用没有布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构系统，包括激光雷达单元（1）、三维空间成像单元（2）、场景虚拟单元（3）和虚拟场景再现单元（4），其特征在于：所述激光雷达单元（1）与三维空间成像单元（2）之间以有线方式连接；所述三维空间成像单元（2）与场景虚拟单元（3）之间以有线方式连接；所述场景虚拟单元（3）与虚拟场景再现单元（4）之间以有线方式连接。

【技术特征摘要】
1.一种VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构系统，包括激光雷达单元（1）、三维空间成像单元（2）、场景虚拟单元（3）和虚拟场景再现单元（4），其特征在于：所述激光雷达单元（1）与三维空间成像单元（2）之间以有线方式连接；所述三维空间成像单元（2）与场景虚拟单元（3）之间以有线方式连接；所述场景虚拟单元（3）与虚拟场景再现单元（4）之间以有线方式连接。2.根据权利要求1所述的VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构系统，其特征在于：所述激光雷达单元（1）包含激光器模块（1.1）、垂直旋转模块（1.2）、激光雷达控制模块（1.3）和水平旋转模块（1.4），所述激光雷达控制模块（1.3）连接激光器模块（1.1）、垂直旋转模块（1.2）、水平旋转模块（1.4）和三维空间成像单元（2）中的一个三维空间成像模块（2.1）；所述激光雷达单元（1）通过激光器模块（1.1）捕获环境的二维深度信息，通过水平旋转模块（1.4）控制水平扫描的频率，通过垂直旋转模块（1.2）给激光器模块（1.1）增加一个自由度，将二维深度信息扩展为三维深度信息，并控制垂直扫描的频率。3.根据权利要求2所述的VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构系统，其特征在于所述激光雷达单元（1）的结构是：所述水平旋转模块（1.4）转动安装在一个激光雷达单元支撑杆（9）的顶端而可以沿水平方向旋转，带动一个旋转机构设备舱（8）；该旋转机构设备舱（8）的一端安装垂直旋转模块（1.2），垂直旋转模块（1.2）连接传动激光器模块（1.1）以及安装在激光器模块（1.1）上的一个激光发射器（5）和一个激光接收器（6）一起水平旋转；所述垂直旋转模块（1.2）沿垂直方向旋转，通过一根垂直转轴（7）带动激光器模块（1.1）以及激光器模块（1.1）上的激光发射器（5）和激光接收器（6）一起垂直旋转；所述激光雷达单元支撑杆（9）固定于VR头显设备（10）的上部。4.根据权利要求2所述的VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构系统，其特征在于：所述三维空间成像单元（2）包含三维空间成像模块（2.1）和空间位姿感知模块（2.2），所述三维空间成像模块（2.1）连接空间位姿感知模块（2.2）、激光雷达控制模块（1.3）和场景虚拟单元（3）中的一个三维空间虚拟模块（3.2）；所述三维空间成像模块（2.1）接收激光雷达单元（1）发送的环境观测数据和空间位姿感知模块（2.2）发送的空间位姿数据进行实时定位与构建三维空间实体复合参数，其中三维空间实体复合参数包括VR运行空间中动静态实体的绝对距离参数、相对距离参数和时间参数。5.根据权利要求4所述的VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构系统，其特征在于：所述场景虚拟单元（3）包含图像处理模块（3.1）、三维空间虚拟模块（3.2）、音效处理模块（3.3）、无线自组网模块（3.4），所述三维空间虚拟模块（3.2）连接三维空间成像模块（2.1）、图像处理模块（3.1）、音效处理模块（3.3）、无线自组网模块（3.4）；所述图像处理模块（3.1）连接虚拟场景再现单元（4）中的一个图像显示模块（4.1）；所述音效处理模块（3.3）连接虚拟场景再现单元（4）中的一个音效播放模块（4.2）；在单用户模式时，所述三维空间虚拟模块（3.2）首先接收三维空间成像单元（2）发送的数据，并根据接收的三维空间实体复合参数将VR运行空间虚拟化为用户设定的场景，并通过图像处理模块（3.1）和音效处理模块（3.3）对图像和音效、语音进行预处理；如果为多用户模式，所述三维空间虚拟模块（3.2）首先接收三维空间成像单元（2）发送的数据，然后通过无线自组网模块（3.4）实现多用户之间的数据共享，其次三维空间虚拟模块（3.2）将多个用户的三维空间实体复合参数进行数据融合，并根据融合的数据将VR运行空间虚拟化为用户设定的场景，最后通过图像处理模块（3.1）和音效处理模块（3.3）对图像和音效、语音进行预处理。6.根据权利要求5所述的VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构系统，其特征在于：所述虚拟场景再现单元（4）包含图像显示模块（4.1）和音效播放模块（4.2）；所述图像显示模块（4.1）连接图像处理模块（3.1）；所述音效播放模块（4.2）连接音效处理模块（3.3）；所述图像显示模块（4.1）将图像处理模块（3.1）预处理之后的虚拟空间图像信息显示在VR使用者眼前；所述音效播放模块（4.2）将音效处理模块（3.3）预处理之后的音效、语音等信息播放给VR使用者。7.一种VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构方法，采用权利要求6所述的VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构系统进行操作，其特征在于工作流程包括：1）捕获三维空间实体复合参数流程，2）实时定位与构建三维空间实体复合参数流程，3）虚拟化三维空间与再现虚拟场景流程，4）无线自组网流程。8.根据权利要求7所述的VR运行空间动态检测与参数化虚拟场景重构方法，其特征在于：所述捕获三维空间实体复合参数流程操作步骤包括激光雷达控制模块（1.3）首先进行初始化，然后激光雷达控制模块（1.3）控制垂直旋转模块（1.2）和水平旋转模块（1.4）分别按照设定的频率旋转，记此时垂直旋转模块旋转过的角度为α，水平旋转模块旋转过的角度为θ；激光雷达控制模块（1.3）根据垂直旋转模块（1.2）和水平旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金艺，李鹏，苏全程，何利康，韩国川，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31