基于VR箱的擬景互動體驗方法與流程

本發明涉及一種基于vr（virtualreality，虛擬現實）箱的擬景互動體驗方法。

背景技術：

當人們對自然界生物的成長過程進行了解時，需要從孕育到成熟的過程進行觀察，但是這種觀察時間極為漫長，且在觀察過程中無法保證該生物一直存活，一旦其死亡，整個觀察便會前功盡棄，需要對另一同樣的生物進行重新觀察，極度消耗人力和物力，觀察效率大大降低。

若想對自然界生物的身體構造進行詳細研究，則需要對該生物進行捕捉，甚至需要對其進行解剖，但大量捕捉生物不僅會對自然界的生物鏈造成不利影響，且對研究人員的心性也會造成負面影響。

技術實現要素：

本發明的目的是解決上述技術問題。

為實現以上發明目的，本發明提供一種基于vr箱的擬景互動體驗方法，在所述vr箱的箱體內部設有實驗資源播放器和實驗者跟蹤定位裝置；

在所述箱體的同一側壁上分別開設有用于放置虛擬現實眼鏡的一個觀察孔和用于伸入實驗者雙手的一對操作孔；

采用所述實驗者跟蹤定位裝置實時跟蹤實驗者雙手的位置并將該位置信息傳送至控制主機；

所述控制主機根據所述位置信息控制所述實驗資源播放器播放對應的實驗環境和實驗過程音視頻，所述實驗環境和實驗過程音視頻按照實驗類別預存于所述實驗資源播放器內；

采用所述虛擬現實眼鏡觀看所述實驗環境和實驗過程音視頻。

進一步地，所述實驗者跟蹤定位裝置包括紅外定位傳感器，所述紅外定位傳感器用于實時捕捉實驗者雙手的位置，定位精度控制在0.2mm以內。

進一步地，所述實驗者跟蹤定位裝置還包括慣性傳感器；

當所述紅外定位傳感器被遮擋或定位失敗時，由所述慣性傳感器提供實驗者雙手的位置信息。

進一步地，所述實驗類別包括生物學實驗、化學實驗、物理實驗和機械組裝實驗。

進一步地，所述生物學實驗包括生物體解剖實驗。

進一步地，所述實驗環境包括虛擬實驗臺、試驗品和實驗工具。

進一步地，所述箱體的另一側壁外側設有顯示器，用于實時顯示所述實驗環境和實驗過程音視頻。

進一步地，所述箱體的又一側壁上設有箱門，以便維修箱內設備；

所述箱體的底部設有鍵盤抽屜，用于放置連接至所述控制主機的鍵盤；

所述鍵盤抽屜下方設有收納抽屜。

進一步地，所述箱體底部設有升降座，所述升降座通過絲桿機構或液壓機構進行升降。

進一步地，所述升降座包括固定于地面的底盤，所述底盤通過螺絲固定于地面。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明通過虛擬現實技術進行科學探索實驗，不需要對實際生物體等進行捕捉就可完整地了解其內部結構，學習效率高，社會效益好。

附圖說明

圖1是本發明的原理框圖；

圖2是vr箱的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。

如圖1-2所示，本發明的基于vr箱的擬景互動體驗方法，在vr箱的箱體1內部設有實驗資源播放器和實驗者跟蹤定位裝置；

在箱體1的同一側壁上分別開設有用于放置虛擬現實眼鏡的一個觀察孔3和用于伸入實驗者雙手的一對操作孔4；

采用實驗者跟蹤定位裝置實時跟蹤實驗者雙手的位置并將該位置信息傳送至控制主機2；

控制主機2根據位置信息控制實驗資源播放器播放對應的實驗環境和實驗過程音視頻，實驗環境和實驗過程音視頻按照實驗類別預存于實驗資源播放器內；

采用虛擬現實眼鏡觀看實驗環境和實驗過程音視頻。

優選地，實驗者跟蹤定位裝置包括紅外定位傳感器，紅外定位傳感器用于實時捕捉實驗者雙手的位置，定位精度控制在0.2mm以內。

優選地，實驗者跟蹤定位裝置還包括慣性傳感器；

當紅外定位傳感器被遮擋或定位失敗時，由慣性傳感器提供實驗者雙手的位置信息。

優選地，實驗類別包括生物學實驗、化學實驗、物理實驗和機械組裝實驗。

優選地，生物學實驗包括生物體解剖實驗。

優選地，實驗環境包括虛擬實驗臺、試驗品和實驗工具。

優選地，箱體1的另一側壁外側設有顯示器5，用于實時顯示實驗環境和實驗過程音視頻。

優選地，箱體1的又一側壁上設有箱門6，以便通過箱門6進入箱體1內部維修箱內設備；

箱體1的底部設有鍵盤抽屜7，用于放置連接至控制主機2的鍵盤；

鍵盤抽屜7下方設有收納抽屜8，用于收納零碎物品。

優選地，箱體1底部設有升降座9，升降座9通過絲桿機構或液壓機構進行升降，方便不同身高的實驗者使用；升降座9包括固定于地面的底盤10，底盤10通過螺絲固定于地面。

當使用者進入其中，仿佛真的身臨其境的在這個虛擬的世界中，親身感受到事物的存在，不僅可以通過雙手來操控被觀測物體的大小，方向，更能拆分物體來了解它的內部結構，讓使用者如同造物主一般深刻了解其構造和用途。例如觀察一只蝴蝶，我們可以了解蝴蝶的生長環境，生命過程，也可以調整觀察角度和距離，更進一步地了解蝴蝶的身體構造。

我們采用廣角（寬視野）立體顯示技術，對觀察者頭、眼球和手的跟蹤定位技術，vi視覺識別技術，cinematicreality（電影級的現實）以及audiospatialize技術、網絡傳輸技術等，打造一個完全模擬現實的實驗室。

我們通過對人眼接收光信號進行逆向分析，將內容進行反畸變處理并且模擬左右眼差異，使我們最終看到的是立體沉浸的畫面。我們通過設備上大量的傳感器獲取傳感數據，通過sensorfusion（傳感器融合）算法，對獲得的數據處理融合，模擬人體運動時的數據變化，以此模擬最真實的身體運動，讓體驗者有最舒適的體驗。

現實中，人體運動時，肉眼所看到的畫面會隨之變化，而大腦會精確的感知到，我們通過大量高精度的計算，以及優化之后的算法模擬匹配這種實際變化，既要能適應大腦的感覺，也能讓電腦快速處理完。在硬件上，我們采用了世界上目前最好的虛擬現實頭盔，為我們8k的內容畫質保駕護航，圖像的幀率達到90幀以上，刷新延遲小于10ms。頭盔的重量經過特殊定制的處理，達到了400g以內。瞳距調整的范圍是從第5個百分數到第95個百分數的范圍，是57mm-71mm，可以讓戴眼鏡的觀眾摘下眼鏡進行體驗。我們采用紅外線定位技術，來捕捉玩家的手，定位的精度誤差在0.2毫米以內。位置跟蹤會使用慣性傳感器的數據作為被遮擋或丟失跟蹤時的后備。位置跟蹤基于三米的范圍優化，有足夠寬的跟蹤范圍來讓游客自由移動。在保障流暢運行的基礎上，實現照片級虛擬仿真。

提供實驗環境仿真，主要包括地形地貌仿真、光照環境仿真等。提供實驗器材虛擬仿真，主要包括實驗臺、試驗品等。提供試驗品的交互功能，主要包括解剖等。提供試驗品的信息簡介。體驗者雙手進行實驗操作。展示科學探索活動。展示科技創新活動。

實驗方法環境1：虛擬實驗室都為一個半封閉的實驗箱體(箱體高度可調節)，所有的設備和軟件都安裝在這個實驗箱體內，用戶只需要先將兩只手伸進實驗箱體內，再將頭伸進箱體上的vr頭盔里。就如同真的進入了一個實驗室一般，箱體內的感應器會識別出用戶手的動作，與虛擬中的手同步活動，讓用戶不僅可以操控vr實驗室里的器具（如：鉗子，電鉆），還可以直接操作各種實驗。實驗室程序開啟后，首先出現的是“臺州科技館虛擬實驗室”的頁面。在該頁面中，用戶可以選擇不同的課程類別（如：生物、化學）；選擇完課程類別后，再選擇相關課程（如：生物中的螞蟻和蜜蜂）；選擇完課程后，就可以真正的開始實驗了！

本發明也可運用到醫生實習過程中，將虛擬尸體投射在虛擬環境中，實習人員可通過解剖虛擬尸體來了解人體的構造，便于醫生技術的成長。

本發明同樣可應用到機械裝配中，對虛擬零部件進行裝配，將工作人員的裝配熟練度提高，從而起到提高裝配質量的效果。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。