一種基于頭部跟蹤的虛擬現實顯示系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于頭部跟蹤的虛擬現實顯示系統，其特征在于，包括：第一CCD攝像機和第二CCD攝像機，其中，第二CCD攝像機用于頭部跟蹤，第一CCD攝像機用于拍攝圖像并傳遞給顯示屏，所述顯示屏具有背光（106）、菲涅爾透鏡（103）和液晶板（104），且菲涅爾透鏡（103）設于背光（106）和液晶板（104）之間，此外，在液晶屏和菲涅爾透鏡（103）之間還設有一紅外線LED。
【專利說明】
一種基于頭部跟蹤的虛擬現實顯示系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種基于頭部跟蹤的虛擬現實顯示系統。
【背景技術】
[0002]目前，虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統它利用計算機生成一種模擬環境是一種多源信息融合的交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真使用戶沉浸到該環境中。
[0003]虛擬現實技術是仿真技術的一個重要方向是仿真技術與計算機圖形學人機接口技術多媒體技術傳感技術網絡技術等多種技術的集合是一門富有挑戰性的交叉技術前沿學科和研究領域。虛擬現實技術(VR)豐要包括模擬環境、感知、自然技能和傳感設各等方面。模擬環境是由計算機生成的、實時動態的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機來處理與參與者的動作相適應的數據，并對用戶的輸入作出實時響應，并分別反饋到用戶的五官。傳感設備是指三維交互設備。
[0004]虛擬現實是多種技術的綜合，包括實時三維計算機圖形技術，廣角(寬視野)立體顯示技術，對觀察者頭、眼和手的跟蹤技術，以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網絡傳輸、語音輸入輸出技術等。下面對這些技術分別加以說明。
[0005]實時三維計算機圖形:
[0006]相比較而言，利用計算機模型產生圖形圖像并不是太難的事情。如果有足夠準確的模型，又有足夠的時間，我們就可以生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，但是這里的關鍵是實時。例如在飛行模擬系統中，圖像的刷新相當重要，同時對圖像質量的要求也很高，再加上非常復雜的虛擬環境，問題就變得相當困難。
[0007]顯示:
[0008]人看周圍的世界時，由于兩只眼睛的位置不同，得到的圖像略有不同，這些圖像在腦子里融合起來，就形成了一個關于周圍世界的整體景象，這個景象中包括了距離遠近的信息。當然，距離信息也可以通過其他方法獲得，例如眼睛焦距的遠近、物體大小的比較等。
[0009]在VR系統中，雙目立體視覺起了很大作用。用戶的兩只眼睛看到的不同圖像是分別產生的，顯示在不同的顯示器上。有的系統采用單個顯示器，但用戶帶上特殊的眼鏡后，一只眼睛只能看到奇數幀圖像，另一只眼睛只能看到偶數幀圖像，奇、偶幀之間的不同也就是視差就廣生了立體感。
[0010]用戶(頭、眼)的跟蹤:在人造環境中，每個物體相對于系統的坐標系都有一個位置與姿態，而用戶也是如此。用戶看到的景象是由用戶的位置和頭(眼)的方向來確定的。
[0011]跟蹤頭部運動的虛擬現實頭套:在傳統的計算機圖形技術中，視場的改變是通過鼠標或鍵盤來實現的，用戶的視覺系統和運動感知系統是分離的，而利用頭部跟蹤來改變圖像的視角，用戶的視覺系統和運動感知系統之間就可以聯系起來，感覺更逼真。另一個優點是，用戶不僅可以通過雙目立體視覺去認識環境，而且可以通過頭部的運動去觀察環境。
[0012]在用戶與計算機的交互中，鍵盤和鼠標是目前最常用的工具，但對于三維空間來說，它們都不太適合。在三維空間中因為有六個自由度，我們很難找出比較直觀的辦法把鼠標的平面運動映射成三維空間的任意運動。現在，已經有一些設備可以提供六個自由度，如3Space數字化儀和SpaceBall空間球等。另外一些性能比較優異的設備是數據手套和數據衣。
[0013]人能夠很好地判定聲源的方向。在水平方向上，我們靠聲音的相位差及強度的差別來確定聲音的方向，因為聲音到達兩只耳朵的時間或距離有所不同。常見的立體聲效果就是靠左右耳聽到在不同位置錄制的不同聲音來實現的，所以會有一種方向感。現實生活里，當頭部轉動時，聽到的聲音的方向就會改變。但目前在VR系統中，聲音的方向與用戶頭部的運動無關。
[0014]感覺反饋:
[0015]在一個VR系統中，用戶可以看到一個虛擬的杯子。你可以設法去抓住它，但是你的手沒有真正接觸杯子的感覺，并有可能穿過虛擬杯子的“表面”，而這在現實生活中是不可能的。解決這一問題的常用裝置是在手套內層安裝一些可以振動的觸點來模擬觸覺。
[0016]語音:
[0017]在VR系統中，語音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環境能聽懂人的語言，并能與人實時交互。而讓計算機識別人的語音是相當困難的，因為語音信號和自然語言信號有其“多邊性”和復雜性。例如，連續語音中詞與詞之間沒有明顯的停頓，同一詞、同一字的發音受前后詞、字的影響，不僅不同人說同一詞會有所不同，就是同一人發音也會受到心理、生理和環境的影響而有所不同。
[0018]使用人的自然語言作為計算機輸入目前有兩個問題，首先是效率問題，為便于計算機理解，輸入的語音可能會相當啰嗦。其次是正確性問題，計算機理解語音的方法是對比匹配，而沒有人的智能。
【實用新型內容】
[0019]本實用新型的發明目的在于提供一種基于頭部跟蹤的虛擬現實顯示系統。
[0020]本實用新型解決上述技術問題所采取的技術方案如下:
[0021 ] 一種基于頭部跟蹤的虛擬現實顯示系統，包括:第一 CCD攝像機和第二 CXD攝像機，其中，第二CCD攝像機用于頭部跟蹤，第一CCD攝像機用于拍攝圖像并傳遞給顯示屏，所述顯示屏具有背光(106)、菲涅爾透鏡(103)和液晶板(104)，且菲涅爾透鏡(103)設于背光(106)和液晶板(104)之間，此外，在液晶屏和菲涅爾透鏡(103)之間還設有一紅外線LED。
[0022]本實用新型采取了上述方案以后，基于菲涅爾透鏡和兩個CXD攝像機，能夠實現高臨場感的圖像，并且，這種方式，其成本低、具有很好的效果。
[0023]本實用新型的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【附圖說明】
[0024]下面結合附圖對本實用新型進行詳細的描述，以使得本實用新型的上述優點更加明確。
[0025]圖1是本實用新型基于頭部跟蹤的虛擬現實顯示系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合具體實施例對本實用新型進行詳細地說明。
[0027]如圖1所示，一種基于頭部跟蹤的虛擬現實顯示系統，包括:第一CCD攝像機102和第二CCD攝像機101，其中，第二CCD攝像機用于頭部跟蹤，第一CCD攝像機用于拍攝圖像并傳遞給顯示屏，所述顯示屏具有背光(106)、菲涅爾透鏡(103)和液晶板(104)，且菲涅爾透鏡(103)設于背光(106)和液晶板(104)之間，此外，在液晶屏和菲涅爾透鏡(103)之間還設有一紅外線LED105。
[0028]本實用新型采取了上述方案以后，基于菲涅爾透鏡和兩個CXD攝像機，能夠實現高臨場感的圖像，并且，這種方式，其成本低、具有很好的效果。
[0029]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于頭部跟蹤的虛擬現實顯示系統，其特征在于，包括:第一 CCD攝像機和第二CCD攝像機，其中，第二CCD攝像機用于頭部跟蹤，第一CCD攝像機用于拍攝圖像并傳遞給顯示屏，所述顯示屏具有背光(106)、菲涅爾透鏡(103)和液晶板(104)，且菲涅爾透鏡(103)設于背光(106)和液晶板(104)之間，此外，在液晶屏和菲涅爾透鏡(103)之間還設有一紅外線LED ο
【文檔編號】G06F3/01GK205594577SQ201620186644
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月11日
【發明人】秦毅仁
【申請人】深圳市前海炎凰科技有限公司