一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法技术

本发明专利技术公开一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法，包括：创建虚拟方向盘及参照点，同时创建连接虚拟世界与真实世界的纽带手柄；获取采样点数据；计算真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向）；输出手柄采样标定结果；保存手柄采样标定结果，计算真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系中的相对坐标（位置，朝向）；修正虚拟世界坐标系。本发明专利技术可替换原先的虚拟设备空间标定方法，使用现实世界驾驶模拟器的方向盘作为标定参考物体，计算出虚拟空间中对应方向盘的中心点位置及朝向，修正虚拟世界坐标系，从而实现虚拟现实空间定位，可以实现在虚拟现实中进行模拟驾驶仿真，增强驾驶模拟体验。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法
本专利技术涉及虚拟驾驶仿真
，具体为一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法。
技术介绍
虚拟驾驶是指利用现代高科技手段让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，感受到接近真实效果的视觉、听觉和体感的汽车驾驶体验。又被称为汽车驾驶仿真，或汽车模拟驾驶。在传统虚拟驾驶解决方案中，使用六自由度模拟设备对接，普通显示设备，如大屏幕LOD显示器等，可实现虚拟驾驶仿真，但缺乏真实感和沉浸感，仿真效果不佳。现阶段使用VR虚拟现实设备代替LOD显示设备输出，可以大大增强虚拟驾驶仿真效果，增强真实感和沉浸感。但如何使VR虚拟现实设备的空间定位，对应现实世界驾驶模拟器位置及朝向，是虚拟驾驶仿真首要解决的技术问题。由于VR虚拟现实设备，拥有自己的空间定位数据，因此用户在现实世界中的位置，会反馈在虚拟世界中，该位置取决于虚拟显示设备在现实世界空间的标定结果。而虚拟现实设备提供的标定方式主要包括房间规模空间标定及坐立标定方式。然而使用任意标定方式均不能将虚拟空间中的驾驶位置，朝向与现实空间中的模拟器位置，朝向精确匹配。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法，以解决上述
技术介绍
中的缺点。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法，包括：步骤1：创建虚拟方向盘及参照点，同时创建连接虚拟世界与真实世界的纽带手柄-对应不同虚拟现实设备搭建相应的虚拟世界环境，虚拟现实设备中HMD头戴显示器在虚拟环境中有对应的虚拟世界坐标系，在此坐标系中创建虚拟方向盘，方向盘中心上创建带有坐标属性（位置，朝向）的参照点，同时在此坐标系HMD头戴显示器摄像机下创建不同虚拟现实设备对应的手柄实例，以此实时获取不同虚拟现实设备手柄在HMD头戴显示器摄像机坐标系下的相对坐标；步骤2：获取采样点数据-以现实世界方向盘为真实参照物，通过虚拟现实设备手柄扳机键在真实方向盘边缘上进行采样，同时保存手柄在方向盘外圈上的不同点坐标数据，在采样时确保手柄与真实方向盘处于同一平面并垂直方向盘边缘以此保证采样点数据的准确性，采样10点为一组数据；步骤3：计算真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向）-通过使用SVD（奇异值分解）找到采样点集合的最佳拟合平面，将新的2D坐标上的以平均中心点为基准投影到拟合平面上，用最小二乘法拟合二维坐标系中的一个圆并得到圆心和半径，同时将圆心转换回3D坐标，以此算法计算出真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向）；步骤4：输出手柄采样标定结果-通过所述步骤3计算出真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向），将此结果输出；步骤5：保存手柄采样标定结果-将所述步骤4中输出的结果保存至可写可读程序变量中或者文件中；步骤6：计算真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系中的相对坐标（位置，朝向）-将所述步骤5中保存的手柄采样标定结果与所述步骤1中虚拟方向盘参照点坐标（位置，朝向）在虚拟世界坐标系下进行计算以此得到真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系下的相对坐标（位置，朝向）；步骤7：修正虚拟世界坐标系-将所述步骤6计算所得的真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系中的相对坐标中的位置赋值于虚拟世界摄像机的父节点，以此修正虚拟世界坐标系位置，并将所述步骤6计算所得的真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系中的相对坐标中的朝向角度合并当前摄像机相对角度并赋值于HMD头戴显示器对应的虚拟世界坐标系中，最终实现虚拟世界方向盘位置和朝向与现实世界驾驶模拟器方向盘一致，即虚拟世界车辆位置和朝向与现实世界驾驶模拟器位置朝向统一。其中，所述步骤7中的修正虚拟坐标系是根据标定数据，计算标定位置与虚拟车辆方向盘在当前虚拟坐标系下的相对位置，并将该位置赋值于，虚拟世界摄像机的父节点，以此修正虚拟世界坐标系位置，并将标定数据获取的朝向角度，合并当前摄像机相对角度赋值于HMD头戴显示器对应的虚拟世界坐标系中。其中，所述步骤2的获取采样点数据适用于不同虚拟现实设备-Oculus，HTCvive设备。有益效果本专利技术的有益效果：本专利技术可替换原先的虚拟设备空间标定方法，在实现虚拟现实空间位置，朝向与真实世界驾驶模拟器位置，朝向匹配时，使用现实世界驾驶模拟器的方向盘作为标定参考物体，并通过采样现实空间中多个点位置，计算出虚拟空间中对应方向盘的中心点位置及朝向，并赋值于虚拟世界，修正虚拟世界坐标系，从而实现虚拟现实空间定位，并可以精确匹配现实世界模拟器方向盘与虚拟世界驾驶车辆方向盘位置与朝向，实现在虚拟现实中进行模拟驾驶仿真，增强驾驶模拟体验。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，进一步阐述本专利技术。实施例：一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法，包括：步骤1：创建虚拟方向盘及参照点，同时创建连接虚拟世界与真实世界的纽带手柄-对应不同虚拟现实设备搭建相应的虚拟世界环境，虚拟现实设备中HMD头戴显示器在虚拟环境中有对应的虚拟世界坐标系，在此坐标系中创建虚拟方向盘，方向盘中心上创建带有坐标属性（位置，朝向）的参照点，同时在此坐标系HMD头戴显示器摄像机下创建不同虚拟现实设备对应的手柄实例，以此实时获取不同虚拟现实设备手柄在HMD头戴显示器摄像机坐标系下的相对坐标；步骤2：获取采样点数据-以现实世界方向盘为真实参照物，通过虚拟现实设备手柄扳机键在真实方向盘边缘上进行采样，同时保存手柄在方向盘外圈上的不同点坐标数据，在采样时确保手柄与真实方向盘处于同一平面并垂直方向盘边缘以此保证采样点数据的准确性，采样10点为一组数据；步骤3：计算真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向）-通过使用SVD（奇异值分解）找到采样点集合的最佳拟合平面，将新的2D坐标上的以平均中心点为基准投影到拟合平面上，用最小二乘法拟合二维坐标系中的一个圆并得到圆心和半径，同时将圆心转换回3D坐标，以此算法计算出真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向）；步骤4：输出手柄采样标定结果-通过所述步骤3计算出真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向），将此结果输出；步骤5：保存手柄采样标定结果-将所述步骤4中输出的结果保存至可写可读程序变量中或者文件中；步骤6：计算真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系中的相对坐标（位置，朝向）-将所述步骤5中保存的手柄采样标定结果与所述步骤1中虚拟方向盘参照点坐标（位置，朝向）在虚拟世界坐标系下进行计算以此得到真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系下的相对坐标（位置，朝向）；步骤7：修正虚拟世界坐标系-将所述步骤6计算所得的真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系中的相对坐标中的位置赋值于虚拟世界摄像机的父节点，以此修正虚拟世界坐标系位置，并将所述步骤6计算所得的真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系中的相对坐标中的朝向角度合并当前摄像机相对角度并赋值于HMD头戴显示器对应的虚拟世界坐标系中，最终实现虚拟世界方向盘位置和朝向与现实世界驾驶模拟器方向盘一致，即虚拟世界车辆位置和朝向与现实世界驾驶模拟器位置朝向统一。其中，所述步骤7中的修正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法，其特征在于：包括：步骤1：创建虚拟方向盘及参照点，同时创建连接虚拟世界与真实世界的纽带手柄‑对应不同虚拟现实设备搭建相应的虚拟世界环境，虚拟现实设备中HMD头戴显示器在虚拟环境中有对应的虚拟世界坐标系，在此坐标系中创建虚拟方向盘，方向盘中心上创建带有坐标属性（位置，朝向）的参照点，同时在此坐标系HMD头戴显示器摄像机下创建不同虚拟现实设备对应的手柄实例，以此实时获取不同虚拟现实设备手柄在HMD头戴显示器摄像机坐标系下的相对坐标；步骤2：获取采样点数据‑以现实世界方向盘为真实参照物，通过虚拟现实设备手柄扳机键在真实方向盘边缘上进行采样，同时保存手柄在方向盘外圈上的不同点坐标数据，在采样时确保手柄与真实方向盘处于同一平面并垂直方向盘边缘以此保证采样点数据的准确性，采样10点为一组数据；步骤3：计算真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向）‑通过使用SVD（奇异值分解）找到采样点集合的最佳拟合平面，将新的2D坐标上的以平均中心点为基准投影到拟合平面上，用最小二乘法拟合二维坐标系中的一个圆并得到圆心和半径，同时将圆心转换回3D坐标，以此算法计算出真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向）；步骤4：输出手柄采样标定结果‑通过所述步骤3计算出真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向），将此结果输出；步骤5：保存手柄采样标定结果‑将所述步骤4中输出的结果保存至可写可读程序变量中或者文件中；步骤6：计算真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系中的相对坐标（位置，朝向）‑将所述步骤5中保存的手柄采样标定结果与所述步骤1中虚拟方向盘参照点坐标（位置，朝向）在虚拟世界坐标系下进行计算以此得到真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系下的相对坐标（位置，朝向）；步骤7：修正虚拟世界坐标系‑将所述步骤6计算所得的真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系中的相对坐标中的位置赋值于虚拟世界摄像机的父节点，以此修正虚拟世界坐标系位置，并将所述步骤6计算所得的真实方向盘中心与虚拟方向盘中心在虚拟世界坐标系中的相对坐标中的朝向角度合并当前摄像机相对角度并赋值于HMD头戴显示器对应的虚拟世界坐标系中，最终实现虚拟世界方向盘位置和朝向与现实世界驾驶模拟器方向盘一致，即虚拟世界车辆位置和朝向与现实世界驾驶模拟器位置朝向统一。...

【技术特征摘要】
1.一种虚拟驾驶应用中虚拟方向盘和真实方向盘对接方法，其特征在于：包括：步骤1：创建虚拟方向盘及参照点，同时创建连接虚拟世界与真实世界的纽带手柄-对应不同虚拟现实设备搭建相应的虚拟世界环境，虚拟现实设备中HMD头戴显示器在虚拟环境中有对应的虚拟世界坐标系，在此坐标系中创建虚拟方向盘，方向盘中心上创建带有坐标属性（位置，朝向）的参照点，同时在此坐标系HMD头戴显示器摄像机下创建不同虚拟现实设备对应的手柄实例，以此实时获取不同虚拟现实设备手柄在HMD头戴显示器摄像机坐标系下的相对坐标；步骤2：获取采样点数据-以现实世界方向盘为真实参照物，通过虚拟现实设备手柄扳机键在真实方向盘边缘上进行采样，同时保存手柄在方向盘外圈上的不同点坐标数据，在采样时确保手柄与真实方向盘处于同一平面并垂直方向盘边缘以此保证采样点数据的准确性，采样10点为一组数据；步骤3：计算真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向）-通过使用SVD（奇异值分解）找到采样点集合的最佳拟合平面，将新的2D坐标上的以平均中心点为基准投影到拟合平面上，用最小二乘法拟合二维坐标系中的一个圆并得到圆心和半径，同时将圆心转换回3D坐标，以此算法计算出真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向）；步骤4：输出手柄采样标定结果-通过所述步骤3计算出真实方向盘在虚拟世界中的坐标（位置，朝向），将此结果输出；步骤5：保存手柄采样标定结果-将所述步骤4中输出的结果保存至可写可读程序变量中或者文件中；步骤6...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈禄，李熠，王伟东，芦宏川，
申请(专利权)人：当家移动绿色互联网技术集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11