一种应用于全向跑步机的用户方向引导方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于全向跑步机的用户方向引导方法及系统，用户在全向跑步机上，通过显示设备看到虚拟场景，并在全向跑步机的拓展空间内自由移动，通过将用户看到的虚拟场景至少根据用户的移动速度或用户头部的旋转速度进行旋转，使用户的当前方向与设定的目标方向对齐，也可以根据用户的移动速度或用户头部的旋转速度或用户闭眼状态或上述三者的任意组合进行旋转，实现用户方向的引导，提升用户在全向跑步机上的移动体验。户在全向跑步机上的移动体验。户在全向跑步机上的移动体验。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于全向跑步机的用户方向引导方法及系统


[0001]本专利技术属于VR用户方向引导的
，主要涉及了一种应用于全向跑步机的用户方向引导方法及系统。

技术介绍

[0002]虚拟现实技术通过计算机模拟人类各类感官信号，如视觉，听觉，触觉，运动等，提供以假乱真的虚拟感受。自然移动交互技术是虚拟现实技术中拓展用户在虚拟世界中探索空间的重要技术之一。基于虚拟现实(VR)技术产生的全向运动设备即是一种可以满足使用者全向行动的需求的设备，其使得使用者在有限空间里实现在虚拟现实中的无限行走，如奔跑、旋转、跳跃、下蹲、左右躲闪等动作。
[0003]全向跑步机能够充分拓展用户在虚拟世界中的交互空间，凭借其小体积和固定的空间位置，使得集成各类设备非常便利。然而全向跑步机在某些方向上具有速度上限，所提供的用户体验具有区别；此外，为了充分利用所集成各类设备，一个前提是用户在使用这些设备时，用户方向能够与这些设备的方向对齐。然而在普通的虚拟现实交互时，用户的方向往往是随机的，无法确保用户处于某一特定方向，使得用户在与设备交互时无法与这些设备对齐。由于用户对于视觉信息往往存在不敏感区间，即用户无法感知视觉中过于微小的旋转或平移，因而全向跑步机的使用过程中，如果能配合有可引导用户方向的指示或方法，用户体验感会更佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术正是针对现有技术中用户在全向跑步机不同方向上不同，解决用户与所集成设备方向无法对齐的问题，提供一种应用于全向跑步机的用户方向引导方法及系统，用户在全向跑步机上，通过头戴式显示器看到虚拟场景，并在全向跑步机的拓展空间内自由移动，将用户看到的虚拟场景至少根据用户的移动速度或用户头部的旋转速度进行旋转，使用户的当前方向与设定的目标方向对齐，实现用户方向的引导。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种应用于全向跑步机的用户方向引导方法，用户在全向跑步机上，通过显示设备看到虚拟场景，并在全向跑步机的拓展空间内自由移动，将用户看到的虚拟场景至少根据用户的移动速度或用户头部的旋转速度进行旋转，使用户的当前方向向所设定的目标方向转动，实现用户方向的引导。
[0006]作为本专利技术的一种改进，所述用户的当前方向为用户头部朝向或用户躯干朝向或用户腿部朝向或当前用户行走速度方向或上述四种方向的任意组合。
[0007]作为本专利技术的一种改进，所述将虚拟场景进行旋转的过程包括确定旋转方向与旋转量，根据用户的移动速度进行旋转时，旋转量的计算方法为：
[0008]虚拟场景每帧旋转量＝用户的移动速度*曲率增益*每帧时间其中，用户的移送速度指用户在全向跑步机扩展空间内的移动速度大小；
[0009]所述旋转方向为从用户的当前方向至目标方向。
[0010]作为本专利技术的另一种改进，所述将虚拟场景进行旋转的过程包括确定旋转方向与旋转量，根据用户头部的旋转速度进行旋转时，旋转量的计算方法为：
[0011]虚拟场景每帧旋转量＝用户头部的旋转速度*旋转增益*每帧时间
[0012]所述旋转方向为从用户的当前方向至目标方向。
[0013]作为本专利技术的另一种改进，所述将虚拟场景进行旋转的过程包括确定旋转方向与旋转量，当结合用户的移动速度和用户头部的旋转速度进行旋转时，旋转量的计算方法为：
[0014]每帧旋转量＝max(用户的移动速度*曲率增益*每帧时间，用户头部的旋转速度*旋转增益*每帧时间)；
[0015]所述旋转方向为从用户的当前方向至目标方向。
[0016]作为本专利技术的又一种改进，所述用户的当前方向为用户头部朝向与用户移动速度方向的组合，当用户移动速度大小超过设定的速度阈值时，用户的当前方向为用户的移动速度方向，否则用户头部朝向为用户的当前方向。
[0017]作为本专利技术的又一种改进，还包括根据用户闭眼状态进行旋转，将用户看到的虚拟场景根据用户的移动速度或用户头部的旋转速度或用户闭眼状态或三者的任意组合进行旋转，其中，根据用户闭眼状态进行旋转时，旋转量的计算方法为：
[0018]虚拟场景每帧旋转量＝闭眼状态*眨眼增益*每帧时间
[0019]所述旋转方向为从用户的当前方向至目标方向；
[0020]其中在用户眨眼的闭眼时间内，闭眼状态为1，其他时间内为0。
[0021]作为本专利技术的更进一步改进，所述速度阚值可变，范围为0～1m/S。
[0022]作为本专利技术的又一种改进，所述全向跑步机的扩展空间无边界，目标方向可在任意时刻或每一帧之间进行动态调整。
[0023]为了实现上述目的，本专利技术还采取的技术方案是：一种应用于全向跑步机的用户方向引导系统，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述方法的步骤。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：通过视觉信息，能够实现用户在全向跑步机上的方向引导，使得原有交互过程中随机的用户方向，趋于所设定的目标方向。在全向跑步机上对用户行为的引导，凭借全向跑步机拓展空间无边界的特点，用户的安全性得到了保证，无需担心触碰边界的问题。在用户交互过程中，充分利用用户的运动信息，如在拓展空间中的移动速度，以及用户头部旋转速度等信息，在不影响用户交互的过程中引导至所设定的目标方向为提升用户在全向跑步机上的移动体验及实现用户与特定设备方向的对齐，及其他相关应用提供的技术实现基础。
附图说明
[0025]图1为本专利技术在进行用户方向引导过程中各空间关系的示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例1通过用户的移动速度进行用户方向引导的示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例2通过用户头部旋转速度进行用户方向引导的示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例3通过用户闭眼状态进行用户方向引导的示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0030]实施例1
[0031]一种应用于全向跑步机的用户方向引导方法，用户在全向跑步机上，通过显示设备看到虚拟场景，并在全向跑步机的拓展空间内自由移动。其中全向跑步机能够抵消用户的移动，使得用户在全向跑步机上可以朝任意方向移动，等效于用户在全向跑步机所拓展的空间中自由移动，且该全向跑步机拓展空间没有边界；如图1所示，用户0001处于全向跑步机物理空间10中，能够在全向跑步机1003上朝任意方向移动，全向跑步机1003能够抵消用户的移动，用户在物理空间中的轨迹1002始终在全向跑步机1003的表面。通过测量用户的行走距离，等效于用户在全向跑步机拓展空间20中的自由移动，且该拓展空间没有边界。基于用户在全向跑步机拓展空间的轨迹2002，通过显示设备，如头戴式显示器，或环形屏幕等，显示用户所在虚拟场景30的画面，使得用户能够置身于虚拟场景30中。全向跑步机拓展空间20是直接测量用户在全向跑步机物理空间10中移动距离得到的，因此物理空间坐标系1001与拓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于全向跑步机的用户方向引导方法，用户在全向跑步机上，通过显示设备看到虚拟场景，并在全向跑步机的拓展空间内自由移动，其特征在于:将用户看到的虚拟场景至少根据用户的移动速度或用户头部的旋转速度进行旋转，使用户的当前方向向所设定的目标方向转动，实现用户方向的引导。2.如权利要求1所述的一种应用于全向跑步机的用户方向引导方法，其特征在于：所述用户的当前方向为用户头部朝向或用户躯干朝向或用户腿部朝向或当前用户行走速度方向或上述四种方向的任意组合。3.如权利要求2所述的一种应用于全向跑步机的用户方向引导方法，其特征在于：所述将虚拟场景进行旋转的过程包括确定旋转方向与旋转量，根据用户的移动速度进行旋转时，旋转量的计算方法为：虚拟场景每帧旋转量＝用户的移动速度*曲率增益*每帧时间其中，用户的移送速度指用户在全向跑步机扩展空间内的移动速度大小；所述旋转方向为从用户的当前方向至目标方向。4.如权利要求2所述的一种应用于全向跑步机的用户方向引导方法，其特征在于：所述将虚拟场景进行旋转的过程包括确定旋转方向与旋转量，根据用户头部的旋转速度进行旋转时，旋转量的计算方法为：虚拟场景每帧旋转量＝用户头部的旋转速度*旋转增益*每帧时间所述旋转方向为从用户的当前方向至目标方向。5.如权利要求2所述的一种应用于全向跑步机的用户方向引导方法，其特征在于：所述将虚拟场景进行旋转的过程包括确定旋转方向与旋转量，当结合用户的移动速度和用户头部的旋转速度进行旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子峣，王一叶，颜诗奇，祝忠钲，张侃健，魏海坤，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：