适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法及系统，获取虚拟漫游场景数据；根据获取的虚拟漫游场景数据，得到漫游路径；将虚拟场景中的漫游路径分解为多段；将分段后的虚拟路径以最小化内能为目标依次映射为B

【技术实现步骤摘要】
适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法及系统


[0001]本专利技术涉及虚拟现实
，特别涉及一种适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]VR(Virtual Reality，虚拟现实)的概念在20世纪80年代提出，虚拟现实是随着计算机技术发展，特别是高性能计算、计算机图形学和人机交互技术的发展，人类在模拟真实世界方向达到的最新境界。在当代VR技术中，虚拟漫游技术已经成为了如今的VR研究热点之一，而其研究目的就是如何让用户自然的在虚拟世界中移动，并在有限的物理空间中探索更大的虚拟空间。为了解决这一局限性，实现用自然行走的方式在小型物理空间漫游大型虚拟场景，近年来涌现出了大量的RDW(Redirected Walking，重定向行走)技术。
[0004]RDW的工作原理是交互地、无察觉地在用户周围旋转虚拟场景，从而在真实空间的运动和虚拟空间的感知之间引入微妙的差异。理论上来说，如果跟踪区域足够大，该方法可以使用户在现实中绕圈行走的同时，无限的沿着虚拟空间中的直线走。而自从RDW提出以来，越来越多的人关注于如何在避开跟踪区域内部障碍的同时引导用户进行无限的行走。
[0005]当前RDW技术仍然以下存在空白与缺陷：
[0006]1)对于大多数用户来说，他们为实现虚拟现实的环境所提供的跟踪设备和区域可能要小的多，所以将会出现空间局限性，用户会面临很多墙壁的碰撞和重置问题，这样用户在漫游导航过程中会产生严重的停顿感。
[0007]2)在RDW中，传统转向算法是引导用户在跟踪区域内不断朝向区域的中心点或者某几个目标点行走，而这样的结果是这导致用户将会以较高频率出现在实际空间的某些点或者区域中，如实际空间中的中心点位置；这种情况下该方法很难满足于多人同时漫游的情况，将会不可避免的发生用户间的碰撞。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法及系统，有效引导用户远离跟踪区域的边界，极大的减少了系统重置用户的次数，有效的提高了导航速度和平滑度，减少了停顿感和感知失真，增强了用户的沉浸感。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]本专利技术第一方面提供了一种适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法。
[0011]一种适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法，包括以下过程：
[0012]获取虚拟漫游场景数据；
[0013]根据获取的虚拟漫游场景数据，得到漫游路径；
[0014]将虚拟场景中的漫游路径分解为多段；
[0015]将分段后的虚拟路径以最小化内能为目标依次映射为B
é
zier曲线；
[0016]根据预设平滑约束条件，将相邻的曲线连接成连续平滑曲线，得到实际空间中的行走路径。
[0017]进一步的，根据获取的虚拟漫游场景数据，得到漫游路径，包括：
[0018]根据虚拟漫游场景数据建立Voronoi图，根据Voronoi边建立邻接矩阵，并建立一颗搜索树；选取漫游路径的起点和终点，在所建立的搜索树中，进行深度优先遍历，得到漫游的骨架路径；用线段连接起点和终点到骨架路径上，得到虚拟场景中的漫游路径。
[0019]进一步的，将虚拟场景中的漫游路径分解为多段，包括：
[0020]根据分治策略，通过设定分块的系数α和跟踪空间的长度l，选择最优方法采用控制点迭代的方式进行分割。
[0021]进一步的，根据拟牛顿法优化求解最小化内能的目标函数，利用外点法将约束问题转化为无约束问题，最终得到B
é
zier曲线。
[0022]进一步的，每段虚拟路径的内能包括：拉伸能量、弯曲能量和扭曲能量的加和。
[0023]进一步的，每一段的B
é
zier曲线被完善在实际空间中，在跟踪区域内设置一个安全区，距离墙体预设距离，每条曲线的最后一个控制点在安全区域内。
[0024]进一步的，将相邻的曲线连接成连续平滑曲线时：
[0025]对于任意两条曲线，两条曲线的连接点应满足c2连续性；若连接点恰好在拐点处，点应满足c1连续性，两条曲线保持原角度。
[0026]本专利技术第二方面提供了一种适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射系统。
[0027]一种适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射系统，包括：
[0028]数据获取模块，被配置为：获取虚拟漫游场景数据；
[0029]漫游路径获取模块，被配置为：根据获取的虚拟漫游场景数据，得到漫游路径；
[0030]漫游路径分段模块，被配置为：将虚拟场景中的漫游路径分解为多段；
[0031]B
é
zier曲线映射模块，被配置为：将分段后的虚拟路径以最小化内能为目标依次映射为B
é
zier曲线；
[0032]行走路径生成模块，被配置为：根据预设平滑约束条件，将相邻的曲线连接成连续平滑曲线，得到实际空间中的行走路径。
[0033]本专利技术第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本专利技术第一方面述的适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法中的步骤。
[0034]本专利技术第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本专利技术第一方面所述的适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法中的步骤。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0036]1、本专利技术所述想的方法及系统，通过分治策略和优化理论将虚拟空间中的虚拟路径映射为实际空间中的真实路径，相比于传统方法，有效引导用户远离跟踪区域的边界，极大的减少了系统重置用户的次数，有效的提高了导航速度和平滑度，减少了停顿感和感知失真，增强了用户的沉浸感。
[0037]2、本专利技术所述想的方法及系统，解决了用户在小范围物理空间内通过真实行走漫游大范围虚拟空间的可能性。
[0038]3、本专利技术所述想的方法及系统，相比于RDW技术，提高了用户在小范围物理空间内通过真实行走漫游相比于传统转向方法导航时间的显著优势。
[0039]4、本专利技术所述想的方法及系统，相比于RDW技术，实际物理空间被有效的利用，具有解决多用户同时漫游的潜力。
附图说明
[0040]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0041]图1为本专利技术实施例1提供的适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法的流程示意图。
[0042]图2为本专利技术实施例1提供的模拟仿真实验示意图。
[0043]图3为本专利技术实施例1提供的分割虚拟路径并将线段映射到B
é<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法，其特征在于：包括以下过程：获取虚拟漫游场景数据；根据获取的虚拟漫游场景数据，得到漫游路径；将虚拟场景中的漫游路径分解为多段；将分段后的虚拟路径以最小化内能为目标依次映射为B
é
zier曲线；根据预设平滑约束条件，将相邻的曲线连接成连续平滑曲线，得到实际空间中的行走路径。2.如权利要求1所述的适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法，其特征在于：根据获取的虚拟漫游场景数据，得到漫游路径，包括：根据虚拟漫游场景数据建立Voronoi图，根据Voronoi边建立邻接矩阵，并建立一颗搜索树；选取漫游路径的起点和终点，在所建立的搜索树中，进行深度优先遍历，得到漫游的骨架路径；用线段连接起点和终点到骨架路径上，得到虚拟场景中的漫游路径。3.如权利要求1所述的适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法，其特征在于：将虚拟场景中的漫游路径分解为多段，包括：根据分治策略，通过设定分块的系数α和跟踪空间的长度l，选择最优方法采用控制点迭代的方式进行分割。4.如权利要求1所述的适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法，其特征在于：根据拟牛顿法优化求解最小化内能的目标函数，利用外点法将约束问题转化为无约束问题，最终得到B
é
zier曲线。5.如权利要求1所述的适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法，其特征在于：每段虚拟路径的内能包括：拉伸能量、弯曲能量和扭曲能量的加和。6.如权利要求1所述的适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚萌，刘云秋，于琦，崔嘉，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：