一种虚拟现实多人交互的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及的一种虚拟现实多人交互的方法及系统，能够集成不同VR硬件和不同的空间定位设备，让不同地域的人在虚拟环境中实现面对面交流等一些活动，从而使不同地理位置的人有身临其境交流互动的感觉，提高了参与感，提高效率。通过IK计算，实现了在有效动作数据非常少的情况下，上半身动作的逼真模拟，在虚拟环境中可以看到对方正常的动作，使得各地相关人员在同一个虚拟的环境中互相语音和手势交流，不再需要现实中聚在一起讨论。

A Method and System of Multi-Person Interaction in Virtual Reality

The invention relates to a method and system for multi-person interaction in virtual reality, which can integrate different VR hardware and different spatial positioning devices, enable people from different regions to realize face-to-face communication and other activities in the virtual environment, thus enabling people from different geographical locations to have a sense of immersive communication and interaction, improve the sense of participation and improve efficiency. Through IK calculation, it realizes the realistic simulation of upper body movements with very little effective action data. The normal actions of the other party can be seen in the virtual environment, which makes the relevant personnel in different places communicate with each other in the same virtual environment, and no longer need to discuss in reality.

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟现实多人交互的方法及系统
本专利技术涉及一种多人远程交互方法及系统，特别涉及一种虚拟现实多人交互的方法及系统。
技术介绍
虚拟现实(VirtualReality，简称VR)技术是一种基于可计算信息构造沉浸式人机交互环境的信息技术，采用以计算机为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉等一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式对虚拟环境中的对象进行交互。目前在多人交互方面主要是通过PC或者移动设备，网络以视频音频、文字等为主要传播，人与人之间的交流没有身临其境的感觉即所谓的真实感。随着VR技术的兴起，以及各种VR设备的出现，例如HTCOculus等桌面级、以及各种各样的光学动作捕捉设备，如OptitrackRealismChingmu等硬件的出现，提供了各种各样的交互体验，但是桌面级与大空间级之间的多人交互，因为底层的技术各种各样，导致VR应用无法实现互相之间的交互。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是为解决现有技术中的技术问题，提供一种可实现支持各类硬件均可交互的虚拟现实多人交互的方法。本专利技术的另一个主要目的是提供一种虚拟现实多人交互的系统。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种虚拟现实多人交互的方法，包括如下步骤：步骤一、创建虚拟空间，定义统一坐标系；步骤二、将不同硬件标定的硬件坐标原点，在虚拟空间统一坐标系中定义相应的虚拟坐标原点；步骤三、获取硬件中坐标位置、朝向相对于硬件坐标原点的变化数据，将变化数据转换虚拟空间统一坐标系中，组成坐标矩阵；步骤四、根据坐标矩阵，以虚拟坐标原点为原点转换为相应的位置、朝向变化。进一步，在所述步骤一中，用户通过客户端登录，每个客户端连接应用服务器后，由应用服务器生成唯一的ID，应用服务器通知每个客户端生成ID对应的虚拟人物模型，所述客户端包括大空间客户端、独立客户端，所述大空间客户端为三维运动捕捉客户端，所述独立客户端为VR设备客户端。进一步，在所述步骤四后增加一个步骤，该步骤为：获取硬件中手部动作数据并转发至其他硬件，根据手部动作数据映射到对应的虚拟人物模型的手部关节点。进一步，根据手部动作数据通过IK算法得到肘部关节点的动作数据，再根据肘部关节点的动作数据通过IK算法得到肩部关节点的动作数据，将肘部关节点的动作数据、肩部关节点的动作数据转发至其他硬件，根据肘部关节点的动作数据、肩部关节点的动作数据映射到对应的虚拟人物模型的肘部关节点、肩部关节点。进一步，在接收大空间客户端的手部动作数据时，首先获取左右手手柄的物理坐标，转换为虚拟空间坐标，该坐标再与虚拟人物模型所在虚拟空间的坐标相减，得到大空间客户端的手部动作数据。进一步，所述手部动作数据包括左右手手柄的位置信息和朝向。进一步，所述步骤四之后增加一个步骤，该步骤为：获取硬件的语音数据并转发至其他硬件。本专利技术的另一个技术方案是：一种应用上述的方法的虚拟现实多人交互的系统，包括应用服务器、与应用服务器网络连接的客户端，所述客户端包括大空间客户端、独立客户端，所述大空间客户端通过中转服务器与应用服务器网络连接，所述独立客户端与应用服务器网络连接。进一步，所述大空间客户端通过空间定位定位数据转发器、动作数据数据转发器与中转服务器连接。进一步，所述大空间客户端包括动作服务器、多套虚拟现实动作设备，所述多套虚拟现实动作设备与动作服务器连接。综上内容，本专利技术所述的一种虚拟现实多人交互的方法及系统，能够集成不同VR硬件和不同的空间定位设备，让不同地域的人在虚拟环境中实现面对面交流等一些活动，从而使不同地理位置的人有身临其境交流互动的感觉，提高了参与感，提高效率。通过IK计算，实现了在有效动作数据非常少的情况下，上半身动作的逼真模拟，在虚拟环境中可以看到对方正常的动作，使得各地相关人员在同一个虚拟的环境中互相语音和手势交流，不再需要现实中聚在一起讨论。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术系统的框架图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述：为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1和图2所示，本专利技术所述的一种虚拟现实多人交互的方法，包括如下步骤：步骤一、创建虚拟空间，定义统一坐标系。用户通过客户端登录，每个客户端连接应用服务器后，由应用服务器生成唯一的ID，应用服务器通知每个客户端生成ID对应的虚拟人物模型。这样在虚拟空间内即出现虚拟人物模型以代表每个所连接登录的用户。虚拟人物模型可以是预设好的模型，也可以根据用户的意愿自行进行调节。用户可将通过工业设计软件设计好的场景、模型等内容上传至云服务器，自动同步到所有异地相关的用户客户端上，在创建虚拟空间时，可直接调取设计好的场景、模型等内容添加至虚拟空间。客户端包括大空间客户端、独立客户端。大空间客户端为三维运动捕捉客户端，即各种各样的光学动作捕捉设备，例如OptitrackRealismChingmu等硬件。OptitrackRealismChingmu为一套用于多人全身运动捕捉的系统，由成像模块，标定套件、处理软件、标志套件等组成。它通过红外成像对人身体关键点运动进行捕获，实时模拟出人身体运动，并赋予到虚拟形象中。Optirack运动捕捉系统可满足从3m×3m到25m×20m空间中2～4人的全身运动捕捉，具有高速高精度的特点。独立客户端为VR设备客户端，例如HTCOculus等桌面级设备。大空间客户端具有多套左右手手柄、动作服务器，在现实环境中，多人可通过一个大空间客户端登录。为了识别每个用户，为大空间客户端、独立客户端的左右手手柄分配唯一ID，根据ID生成对应的虚拟人物模型，但由于本地的ID是重复的，因此为大空间客户端的每套左右手手柄ID标记设置唯一偏移，用以区分。动作服务器用于记录传输大空间客户端内所有手部动作数据。应用服务器还允许接入非虚拟现实终端设备，例如，智能手机、平板电脑、台式电脑、笔记本电脑，非虚拟现实终端设备的用户能够看到虚拟空间内的场景。步骤二、将不同硬件，标定的硬件坐标原点，在虚拟空间统一坐标系中定义相应的虚拟坐标原点，硬件包括大空间客户端、独立客户端的硬件。步骤三、获取硬件中坐标位置、朝向相对于硬件坐标原点的变化数据，将变化数据转换虚拟空间统一坐标系中，组成坐标矩阵。在大空间客户端设置空间定位定位数据转发器，在大空间客户端的硬件中收集用户的空间位置、朝向并转发到应用服务器上。独立客户端其坐标系统均是一个相对的坐标系统，独立客户端的相对位置信息、朝向直接发送至应用服务器上。步骤四、根据坐标矩阵，以虚拟坐标原点为原点转换为相应的位置、朝向变化。各客户端的硬件根据应用服务器转发的位置、朝向变化数据，在虚拟空间中映射虚拟人物模型位置、朝向的变化。通过上述过程，能够集成不同VR硬件和不同的空间定位设备，让不同地域的人在虚拟环境中实现面对面交流等一些活动，从而使不同地理位置的人有身临其境交流互动的感觉，提高了参与感，提高效率。步骤五、获取硬件中手部动作数据并转发至其他硬件，根据手部动作数据映射到对应的虚拟人物模型的手部关节点。采用VR设备客户端的独立客户端的用户通过手柄做了动作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟现实多人交互的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、创建虚拟空间，定义统一坐标系；步骤二、将不同硬件标定的硬件坐标原点，在虚拟空间统一坐标系中定义相应的虚拟坐标原点；步骤三、获取硬件中坐标位置、朝向相对于硬件坐标原点的变化数据，将变化数据转换虚拟空间统一坐标系中，组成坐标矩阵；步骤四、根据坐标矩阵，以虚拟坐标原点为原点转换为相应的位置、朝向变化。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟现实多人交互的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、创建虚拟空间，定义统一坐标系；步骤二、将不同硬件标定的硬件坐标原点，在虚拟空间统一坐标系中定义相应的虚拟坐标原点；步骤三、获取硬件中坐标位置、朝向相对于硬件坐标原点的变化数据，将变化数据转换虚拟空间统一坐标系中，组成坐标矩阵；步骤四、根据坐标矩阵，以虚拟坐标原点为原点转换为相应的位置、朝向变化。2.根据权利要求1所述的一种虚拟现实多人交互的方法，其特征在于：在所述步骤一中，用户通过客户端登录，每个客户端连接应用服务器后，由应用服务器生成唯一的ID，应用服务器通知每个客户端生成ID对应的虚拟人物模型，所述客户端包括大空间客户端、独立客户端，所述大空间客户端为三维运动捕捉客户端，所述独立客户端为VR设备客户端。3.根据权利要求2所述的一种虚拟现实多人交互的方法，其特征在于：在所述步骤四后增加一个步骤，该步骤为：获取硬件中手部动作数据并转发至其他硬件，根据手部动作数据映射到对应的虚拟人物模型的手部关节点。4.根据权利要求3所述的一种虚拟现实多人交互的方法，其特征在于：根据手部动作数据通过IK算法得到肘部关节点的动作数据，再根据肘部关节点的动作数据通过IK算法得到肩部关节点的动作数据，将肘部关节点的动作数据、肩部关节点的动作数据转发至其他硬件，根据肘部...

【专利技术属性】
技术研发人员：林蓝，张琪，张恒志，姜良奎，庞世俊，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37