一种基于泳池的无限空间虚拟场景交互方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于泳池的无限空间虚拟场景交互方法及系统，属于虚拟现实交互技术领域。泳池设有用于控制其内水流的流向与流速的水流生成装置，交互方法包括以下步骤：获取人体运动数据与头部运动数据，人体运动数据包括人体运动速率与人体运动方向，头部运动数据包括头部朝向；依据人体运动数据，控制水流生成装置生成与人体运动速率等速且与人体运动方向相反的水流；生成并显示与人体运动数据及头部运动数据相匹配的无限空间虚拟场景。其解决了现有技术中虚拟无限空间场景的场地限制问题，以能很好地虚拟无限空间场景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于泳池的无限空间虚拟场景交互方法及系统
本专利技术涉及虚拟现实交互
，具体地说，涉及一种无限空间虚拟场景的交互方法及系统。
技术介绍
随着虚拟现实等现代人机交互方式的兴起，利用计算机生成一种逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境，并通过各种传感设备使用户沉浸于虚拟环境中。虚拟现实的发展令视觉体验充满了无限的可能性，但是与之相对应的其他感官体验仍不足，而这写非视觉体验会制约虚拟现实技术的发展，尤其是受有限空间场地的制约，难以进行无限空间虚拟场景体验。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可进行无限空间虚拟场景体验的交互方法；本专利技术的另一目的是提供一种可进行无限空间虚拟场景体验的交互系统。为了实现上述目的，本专利技术提供的交互方法基于设有用于控制其内水流的流向与流速的水流生成装置的泳池，其包括以下步骤：获取人体运动数据与头部运动数据，人体运动数据包括人体运动速率与人体运动方向，头部运动数据包括头部朝向；依据人体运动数据，控制水流生成装置生成与人体运动速率等速且与人体运动方向相反的水流；生成并显示与人体运动数据及头部运动数据相匹配的无限空间虚拟场景。在工作过程中，依据获取的人体运动数据，通过控制水流生成装置产生水流，以抵消人体运动，从而可使处于运动状态的用户始终保留在有限空间内，即可用现实有限空间去虚拟无限空间，以解决现有技术中虚拟无限空间场景的场地限制问题，并通过生成与人体运动数据及头部运动数据相匹配的无限空间虚拟场景，以使用户沉浸于无限空间虚拟场景中。此外，其基于泳池，不仅能在虚拟水域场景中使用户体验到真实水的触觉感，而且很容易就能生成对人体在360度方位运动的抵消位移，从而使无限空间虚拟场景能够得到很好的虚拟，尤其是无限空间水域场景。具体的方案为获取人体运动数据的步骤包括：获取水流数据与人体在泳池内的位置变化数据，该位置变化数据包括位置变化速率与位置变化方向；将经反向处理后的水流数据与位置变化数据矢量叠加处理，获得人体运动数据。可通过采集水流数据与人体位置变化数据，以间接获取人体运动数据，能有效地利用水流数据的同时，便于测量位置变化传感器的选择及安装。更具体的方案为位置变化数据与水流数据由设于泳池上的无线传感网络采集，无线传感网络由设于泳池不同位置处的传感器节点构成，水流生成装置包括设在各传感器节点处的节点水流生成单元。通过传感器节点对节点附近范围的位置变化数据与水流数据进行采集，并通过传感器节点相互连通构成的信息传输通道对采集到的数据进行传输，在便于铺设传感器网络的同时，提高采集数据的准确性。同时，将水流生成装置设置成由设于传感器节点处的节点水流生成单元构成，便于在不同区域生成期望的水流。再具体的方案为控制水流生成装置生成与人体运动速率等速且与人体运动方向相反的水流的步骤包括：联合位于人体附近的多个节点水流生成单元在人体周边的局部区域生成水流。通过联合相邻多个节点水流生成单元在人体周边的局部区域生成期望水流，能很好地在人体位置处生成期望的水流速度与水流流向的同时，节约因生成水流的能源损耗。优选的方案为通过戴在头部上的虚拟现实眼镜获取头部运动数据。充分利用现有虚拟现实眼镜所携带的传感器，有效地降低无限空间虚拟的成本。为了实现上述另一目的，本专利技术提供的交互系统包括处理器及与处理器通信连接的传感器、虚拟现实眼镜和泳池；泳池设有用于控制泳池内水流的流向与流速的水流生成装置及用于采集人体的位置变化数据与水流数据的传感器，位置变化数据包括位置变化速率与位置变化方向，水流数据包括水流流速与水流流向；处理器用于：获取人体运动数据与头部运动数据，人体运动数据包括人体运动速率与人体运动方向，头部运动数据包括头部朝向；依据人体运动数据，控制水流生成装置生成与人体运动速率等速且与人体运动方向相反的水流；生成与人体运动数据及头部运动数据相匹配的无限空间虚拟场景，并控制虚拟现实眼镜显示该无限空间虚拟场景。具体的方案为处理器用于接收传感器采集的水流数据与位置变化数据，将水流数据进行反向处理后与位置变化数据进行矢量叠加处理，获得人体运动数据。另一个具体的方案为传感器包括由布置在泳池不同位置处的传感器节点构成的无线传感网络，水流生成装置包括设置于各传感器节点处的节点水流生成单元。更具体的方案为处理器用于控制位于人体附近的多个节点水流生成单元在人体周边的局部区域生成水流。优选的方案为处理器用于接收虚拟现实眼镜获取的头部运动数据。附图说明图1是本专利技术实施例中无限空间虚拟场景交互系统的结构框图；图2是本专利技术实施例中无限空间虚拟场景交互方法的工作流程图。具体实施方式以下结合实施例及其附图对本专利技术作进一步说明。实施例参见图1，本专利技术无限空间虚拟场景的交互系统1包括泳池10、控制器11及虚拟现实眼镜12，控制器11包括处理器111及通信模块110，泳池10上设有通信模块100、水流生成装置101及无线传感网络102，虚拟现实眼镜12包括通信模块120、显示模块121、输入模块122及传感器123，处理器111通过通信模块110及通信模块120与显示模块121、输入模块122及传感器123通信连接，处理器111通过通信模块110及通信模块100与水流生成装置101及无线传感网络102通信连接。无线传感网络102由布置在泳池10不同位置处的传感器节点构成，用于采集不同节点处的水流数据及人体在泳池中的位置变化数据。位置变化数据包括位置变化速率及位置变化方向，位置变化数据可采用测距传感器进行采集，比如超声波测距传感器、激光测距传感器；水流数据包括水流流速及水流流向，水流流速可采用流速仪进行采集，例如光纤测流速仪、旋桨测速仪、超声波测速仪等，水流流向可采用流速流向仪进行采集，例如超声多普勒流速流向仪，其还可同时对流速进行采集。水流生成装置101由设在各传感器节点处的水流生成单元构成，水流生成单元为与水泵连接的水管，不仅可以出水、排出，还可改变其出水、排水的方向。虚拟现实眼镜12中的显示模块121用于呈现不同的虚拟现实场景，输入模块122用于接收用户输入起始结束指令，以控制整个交互系统的工作状态，传感器123用于采集用户的头部运动数据，包括头部朝向、头部位置等信息数据。参见图1及图2，使用本交互系统1进行交互的方法由初始配置步骤S11、检测判断步骤S12、获取步骤S13、数据接收步骤S14、数据处理步骤S15、水流生成步骤S16及虚拟场景生成显示步骤S17构成。初始配置步骤S11，无线传感网络102、水流生成装置101、虚拟现实眼镜12及处理器111启动并通过无线网络建立信息传输通道，无线传感网络及水流生成装置进入初始工作状态，虚拟现实眼镜进入控制选择界面，输入模块122接收用户对体验场景的选择指令，处理器111启动并等待接收无线传感网络102所采集的数据、用户输入的控制指令及传感器123采集的数据。检测判断步骤S12，根据虚拟现实眼镜12的输入模块122获取用户是否停止体验状态的控制指令来决定是否继续后续工作步骤。获取步骤S13，通过无线传感网络102采集位置变化数据与水流数据，及利用虚拟现实眼镜12的传感器123采集用户头部的运动数据。数据传输步骤S14，将传感器节点采集的数据与虚拟现实眼镜12采集到用户头部运动数通过已建立的信息传输通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于泳池的无限空间虚拟场景交互方法，其特征在于，所述泳池设有用于控制泳池内水流的流向与流速的水流生成装置；该方法包括以下步骤：获取人体运动数据与头部运动数据，所述人体运动数据包括人体运动速率与人体运动方向，所述头部运动数据包括头部朝向；依据所述人体运动数据，控制所述水流生成装置生成与所述人体运动速率等速且与所述人体运动方向相反的水流；生成并显示与所述人体运动数据及所述头部运动数据相匹配的无限空间虚拟场景。

【技术特征摘要】
1.一种基于泳池的无限空间虚拟场景交互方法，其特征在于，所述泳池设有用于控制泳池内水流的流向与流速的水流生成装置；该方法包括以下步骤：获取人体运动数据与头部运动数据，所述人体运动数据包括人体运动速率与人体运动方向，所述头部运动数据包括头部朝向；依据所述人体运动数据，控制所述水流生成装置生成与所述人体运动速率等速且与所述人体运动方向相反的水流；生成并显示与所述人体运动数据及所述头部运动数据相匹配的无限空间虚拟场景。2.根据权利要求1所述的无限空间虚拟场景交互方法，其特征在于，所述获取人体运动数据的步骤包括：获取水流数据与人体在泳池内的位置变化数据，所述位置变化数据包括位置变化速率与位置变化方向；将经反向处理后的所述水流数据与所述位置变化数据矢量叠加处理，获得所述人体运动数据。3.根据权利要求2所述的无限空间虚拟场景交互方法，其特征在于：所述位置变化数据与所述水流数据由设于泳池上的无线传感网络采集，所述无线传感网络由设于泳池不同位置处的传感器节点构成，所述水流生成装置包括设在各传感器节点处的节点水流生成单元。4.根据权利要求3所述的无限空间虚拟场景交互方法，其特征在于，所述控制所述水流生成装置生成与所述人体运动速率等速且与所述人体运动方向相反的水流的步骤包括：联合位于人体附近的多个节点水流生成单元在人体周边的局部区域生成水流。5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的无限空间虚拟场景交互方法，其特征在于：通过佩戴在头部上的虚拟现实眼镜获取所述头部运动数据。6.一种基于泳池的无限空...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博旸，
申请(专利权)人：刘博旸，
类型：发明
国别省市：浙江,33