一种基于数字孪生技术的虚拟主播交互体感设计系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于数字孪生技术的虚拟主播交互体感设计系统，其特征在于，包括数字孪生模块、交互模块、体感反馈模块，所述数字孪生模块用于检测真人的动作并映射于虚拟主播，所述交互模块用于检测虚拟主播在虚拟环境中的触碰事件，所述体感反馈模块根据触碰事件对真人施加作用力；本系统能够检测到虚拟主播在虚拟环境中的触碰数据，基于对触碰数据的分析得到触碰程度，然后根据触碰程度对真人产生不同的作用力，大大增强了虚拟主播在虚拟环境中的沉浸感。中的沉浸感。中的沉浸感。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生技术的虚拟主播交互体感设计系统


[0001]本专利技术涉及同步或者图像信号控制领域，具体涉及一种基于数字孪生技术的虚拟主播交互体感设计系统。

技术介绍

[0002]虚拟现实技术，又称虚拟实境或灵境技术，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术，虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术，其基本实现方式是以计算机技术为主，利用并综合三维图形技术、多媒体技术、仿真技术、显示技术、伺服技术等多种高科技的最新发展成果，借助计算机等设备产生一个逼真的三维视觉、触觉、嗅觉等多种感官体验的虚拟世界，从而使处于虚拟世界中的人产生一种身临其境的感觉。但现有系统中的触觉感受远远达不到及视觉感受的真实感，需要一种交互系统来提升体感的真实感。
[0003]
技术介绍
的前述论述仅意图便于理解本专利技术。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。
[0004]现在已经开发出了很多虚拟交互系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有的交互系统有如公开号为CN113485392A所公开的系统，这些系统一般包括场景模型数据库，以确保场景模型中的虚拟物体与物理实体的一致性，然后基于传感器数据和物理模型构建虚拟场景，最后在模拟器中对构建的虚拟场景进行渲染；传感器驱动的虚拟场景物体可以进行实时监控，物理模型预测；在完成物理模型的基础上，连接VR设备进行虚拟现实交互。但该系统所创建的虚拟环境具有物理特性，在交互过程中，虚拟环境中的模型也会根据真实的物理规则运动，但却无法给真人一种真实的体感反馈，真人在虚拟环境中的沉浸感有待提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种基于数字孪生技术的虚拟主播交互体感设计系统。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：一种基于数字孪生技术的虚拟主播交互体感设计系统，包括数字孪生模块、交互模块和体感反馈模块，所述数字孪生模块用于检测真人的动作并映射于虚拟主播，所述交互模块用于检测虚拟主播在虚拟环境中的触碰事件，所述体感反馈模块根据触碰事件对真人施加作用力；所述体感反馈模块包括压力作用单元、数据传输单元和控制单元，由多个压力作用单元构成一个反馈单元，所述反馈单元安装于可穿戴设备上，反馈单元产生压力对真人形成交互体感，所述数据传输单元用于与所述交互模块之间传输数据，所述控制单元根据从所述交互模块获取的数据来计算分析得到压力值并控制所述压力作用单元生成对应的压力；所述数字孪生模块产生的虚拟主播模型上存在感应区域，所述感应区域包括若干
个感应单元，所述感应单元与所述反馈单元一一对应，所述感应单元为柱面为正方形的主体，所述感应单元的体积为，柱面面积为S，所述感应单元能够与虚拟环境中的模型重叠，所述交互模块检测出重叠部分体积为，柱面与模型的重叠面称为有效面，所述交互模块检测出有效面的面积为；所述控制单元根据下式计算出反馈单元需要产生的压力总值：；其中，为反馈单元产生的压力总值最大值；所述反馈单元包括7个压力作用单元，处于中心的为1号压力作用单元，处于周围的为2号至7号压力作用单元，所述控制单元根据下式计算出1号压力作用单元的基础比例：；所述控制单元根据下式计算出2号至7号压力作用单元的基础比例：；计算出每个压力作用单元的压力值：；所述控制单元根据控制反馈单元中的每个压力作用单元产生对应的压力值；进一步的，所述交互模块检测出有效面的中心坐标为，当时，所述控制单元根据下式计算出比例调整值：；其中，d为中心坐标与坐标原点的距离；所述控制单元根据下式对基础比例进行调整：；；其中，为i号压力作用单元的调整系数，满足：；进一步的，所述感应区域有激活与未激活两个状态，所述感应区域默认为未激活状态，当真人穿上可穿戴设备后，所述数据传输单元向所述数字孪生模块发送激活信号，激活与可穿戴设备对应的感应区域，所述交互模块只检测处于激活状态下的感应区域的触碰数据；
进一步的，所述感应单元具有独立的感应编号，所述反馈单元具有独立的反馈编号，所述感应编号与所述反馈编号一一对应，所述感应编号与所述反馈编号的配对信息记录在所述控制单元中；进一步的，所述有效面的中心所在的坐标系为以柱面中心为坐标原点建立的坐标系，柱面在坐标系中的横、纵坐标取值范围均为。
[0007]本专利技术所取得的有益效果是：本系统在虚拟主播中设计了感应区域，感应区域能够与其他模型重叠，本系统通过计算重叠部分的体积来控制反馈的总作用力值，根据重叠面的分布情况来分配总作用力值至各个压力作用单元，使得真人能够得到真实且变化的体感。
[0008]为使能更进一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本专利技术加以限制。
附图说明
[0009]图1为本专利技术整体结构框架示意图；图2为本专利技术体感反馈模块构成示意图；图3为本专利技术检测触碰事件的流程示意图；图4为本专利技术反馈单元中各压力作用单元分布示意图；图5为本专利技术控制单元处理得到压力数据的流程示意图。
具体实施方式
[0010]以下是通过特定的具体实施例来说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本专利技术的优点与效果。本专利技术可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。另外，本专利技术的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本专利技术的相关
技术实现思路
，但所公开的内容并非用以限制本专利技术的保护范围。
[0011]实施例一。
[0012]本实施例提供了一种基于数字孪生技术的虚拟主播交互体感设计系统，结合图1，包括数字孪生模块、交互模块和体感反馈模块，所述数字孪生模块用于检测真人的动作并映射于虚拟主播，所述交互模块用于检测虚拟主播在虚拟环境中的触碰事件，所述体感反馈模块根据触碰事件对真人施加作用力；所述体感反馈模块包括压力作用单元、数据传输单元和控制单元，由多个压力作用单元构成一个反馈单元，所述反馈单元安装于可穿戴设备上，反馈单元产生压力对真人形成交互体感，所述数据传输单元用于与所述交互模块之间传输数据，所述控制单元根据从所述交互模块获取的数据来计算分析得到压力值并控制所述压力作用单元生成对应的压力；所述数字孪生模块产生的虚拟主播模型上存在感应区域，所述感应区域包括若干个感应单元，所述感应单元与所述反馈单元一一对应，所述感应单元为柱面为正方形的主体，所述感应单元的体积为，柱面面积为S，所述感应单元能够与虚拟环境中的模型重叠，
所述交互模块检测出重叠部分体积为，柱面与模型的重叠面称为有效面，所述交互模块检测出有效面的面积为；所述控制单元根据下式计算出反馈单元需要产生的压力总值：；其中，为反馈单元产生的压力总值最大值；所述反馈单元包括7个压力作用单元，处于中心的为1号压力作用单元，处于周围的为2号至7号压力作用单元，所述控制单元根据下式计算出1号压力作用单元的基础比例：；所述控制单元根据下式计算出2号至7号压力作用单元的基础比例：；计算出每个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生技术的虚拟主播交互体感设计系统，其特征在于，包括数字孪生模块、交互模块和体感反馈模块，所述数字孪生模块用于检测真人的动作并映射于虚拟主播，所述交互模块用于检测虚拟主播在虚拟环境中的触碰事件，所述体感反馈模块根据触碰事件对真人施加作用力；所述体感反馈模块包括压力作用单元、数据传输单元和控制单元，由多个压力作用单元构成一个反馈单元，所述反馈单元安装于可穿戴设备上，反馈单元产生压力对真人形成交互体感，所述数据传输单元用于与所述交互模块之间传输数据，所述控制单元根据从所述交互模块获取的数据来计算分析得到压力值并控制所述压力作用单元生成对应的压力；所述数字孪生模块产生的虚拟主播模型上存在感应区域，所述感应区域包括若干个感应单元，所述感应单元与所述反馈单元一一对应，所述感应单元为柱面为正方形的主体，所述感应单元的体积为，柱面面积为S，所述感应单元能够与虚拟环境中的模型重叠，所述交互模块检测出重叠部分体积为，柱面与模型的重叠面称为有效面，所述交互模块检测出有效面的面积为；所述控制单元根据下式计算出反馈单元需要产生的压力总值：；其中，为反馈单元产生的压力总值最大值；所述反馈单元包括7个压力作用单元，处于中心的为1号压力作用单元，处于周围的为2号至7号压力作用单元，所述控制单元根据下式计算出1号压力作用单元的基础比例：；所述控制单元根据下式计算出2号至7号...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫平，黄筱雨，丁烨，张思琪，张伟，李显阔，李蕙男，
申请(专利权)人：环球数科集团有限公司，
类型：发明
国别省市：