本發(fā)明涉及游戲娛樂，尤其涉及一種動感平臺體感模擬逼真度評估裝置。

背景技術(shù)：

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)和體感模擬裝置的發(fā)展和應(yīng)用，動感平臺被廣泛的應(yīng)用于汽車駕駛模擬器、飛行模擬器、游戲體感模擬器等眾多領(lǐng)域。人對于運動的感知主要依靠前庭器官，動感平臺通過坐標變換，將真實的運動參數(shù)轉(zhuǎn)換到人的前庭器官位置，通過洗出算法，在有限的工作空間內(nèi)盡量模擬真實的運動，從而達到欺騙前庭器官的目的，讓人有身臨其境的感覺。然而，目前國內(nèi)外對于體感模擬系統(tǒng)的研究很多，對于體感模擬效果的評價方法研究的卻比較少。目前的主要方法是基于主觀評價的方式，以多個評審專家的主觀評價結(jié)果為依據(jù)，確定影響逼真度各個因素的權(quán)重值并建立評價矩陣，然后采用模糊運算的加權(quán)平均模型計算出體感模擬系統(tǒng)的逼真度。該方法能夠簡單、有效的評估體感模擬效果的逼真度，但是由于本質(zhì)上是主觀評價、導(dǎo)致整個評價結(jié)果具有不確定性，不同的專家組得出的最終評價結(jié)果不能完全一致，因此建立準確有效的體感模擬效果客觀評價方法，對于指導(dǎo)洗出算法參數(shù)調(diào)節(jié)，提升體感模擬效果將有巨大幫助。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供動感平臺體感模擬逼真度評估裝置，通過一系列算法進行數(shù)據(jù)處理，最終計算出動感平臺的體感模擬逼真度。

本發(fā)明提供的一種動感平臺體感模擬逼真度評估裝置，由慣性傳感器(1)、通訊模塊發(fā)送端(2)、傳感器固定裝置(3)、計算機(4)、通訊模塊接收端(5)、動感平臺(6)、模型人(7)以及存儲在計算機當中的動感平臺逼真度評估軟件組成。

所述的慣性傳感器(1)通過螺釘固定于傳感器固定裝置(3)上；

所述的傳感器固定裝置(3)通過繃帶固定在模型人(7)的前庭位置上；

所述的模型人(7)通過安全帶固定在動感平臺(6)上；

所述的動感平臺(6)是3個以上的自由度的并聯(lián)或串聯(lián)模擬平臺，可以提供座椅；

所述的慣性傳感器(1)通過串口與通訊模塊發(fā)送端(2)進行數(shù)據(jù)通訊；

所述的通訊模塊接收端(5)通過串口與計算機(4)進行數(shù)據(jù)通訊；所述的動感平臺(6)與計算機(4)通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通訊。

一種動感平臺體感模擬逼真度評估裝置通過以下步驟進行動感平臺體感模擬逼真度評估：

S1、準備工作：將模型人通過安全帶固定于動感平臺座椅，將慣性傳感器通過傳感器固定裝置固定于模型人頭部，并使慣性傳感器的坐標系與動感平臺的基坐標系重合。體感模擬逼真度評估軟件與慣性傳感器以及動感平臺之間建立通訊連接。

S2、數(shù)據(jù)采集：運行動感平臺，體感模擬逼真度評估軟件采集慣性傳感器檢測到的動感平臺X、Y、Z三個方向的加速度和角速度數(shù)據(jù)及動感平臺運動指令數(shù)據(jù)，對每一幀數(shù)據(jù)添加時間標記并保存。

S3、數(shù)據(jù)預(yù)處理：對兩組數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)量大的一組數(shù)據(jù)進行重采樣，以數(shù)據(jù)量小的一組數(shù)據(jù)的時間標記為標準，對另一組數(shù)據(jù)進行線性插值得到對應(yīng)時間標記上的值，確保兩組數(shù)據(jù)按時間標記對齊。

S4、特征提?。簩山M數(shù)據(jù)分別繪制折線圖，以折線圖的波峰和波谷作為特征，提取所有波峰(波谷)特征。采用最大熵方法確定可以作為波峰(波谷)的閾值，以波峰(波谷)的峰值(谷值)、峰值時間作為特征的屬性。

S5、峰值匹配：采用基于時間最近鄰策略的峰值匹配算法，找到兩組數(shù)據(jù)峰值與峰值之間的一一對應(yīng)關(guān)系。

S6、逼真度計算：采用多因素權(quán)重綜合計算方法計算逼真度。

S6.1計算折線上的每一峰值對的逼真度：

對于每一對峰值對，逼真度計算公式為：

其中：

w_p為峰值影響權(quán)重系數(shù)；

w_t為時間影響權(quán)重系數(shù)；

p_i為原始數(shù)據(jù)折線圖峰值；

p_o為模擬數(shù)據(jù)折線圖峰值；

t_i為原始數(shù)據(jù)折線圖峰值時間；

t₀為模擬數(shù)據(jù)折線圖峰值時間；

s為一對峰值對逼真度；

S6.2根據(jù)峰值逼真度，計算折線逼真度：

對于每一對折線圖，逼真度計算公式為：

其中：

s_i為每一對峰值對的逼真度；

n為每一對折線圖匹配的峰值對數(shù)目；

S為每一對折線圖的逼真度，此處分別為S_ax，S_ay，S_az，S_wx，S_wy，S_wz，分別代表X、Y、Z方向的加速度、角速度模擬逼真度；

S6.3根據(jù)加速度、角速度對逼真度的權(quán)重影響及其折線逼真度計算動感平臺綜合評價逼真度：

動感平臺綜合評價逼真度計算公式如下：

其中：

w_a為加速度對逼真度影響權(quán)重系數(shù)；

w_w為角速度對逼真度影響權(quán)重系數(shù)；

S_ax，S_ay，S_az，S_wx，S_wy，S_wz分別為X、Y、Z方向的加速度、角速度模擬逼真度；

S_c為動感平臺體感模擬效果綜合評價逼真；

一種動感平臺體感模擬逼真度評估裝置其有益效益在于，通過對比動感模擬系統(tǒng)的輸入與輸出，對體感模擬效果進行客觀評價，該裝置與動感平臺的機械或模擬場景無關(guān)，應(yīng)用場景廣泛。該方法可以用來指導(dǎo)動感平臺洗出算法的參數(shù)調(diào)節(jié)，提升體感模擬效果。

附圖說明

圖1是動感平臺體感模擬逼真度評估裝置

圖2是動感平臺體感模擬逼真度評估方法原理圖

圖3是慣性傳感器

圖4是傳感器固定裝置

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

參照圖1所示，一種動感平臺體感模擬逼真度評估裝置，由慣性傳感器(1)、通訊模塊發(fā)送端(2)、傳感器固定裝置(3)、計算機(4)、通訊模塊接收端(5)、動感平臺(6)、模型人(7)以及存儲在計算機當中的動感平臺逼真度評估軟件組成。

慣性傳感器(1)通過螺釘固定于傳感器固定裝置(3)上；

傳感器固定裝置(3)通過繃帶固定在模型人(7)的前庭位置上；

模型人(7)通過安全帶固定在動感平臺(6)上；

慣性傳感器(1)通過串口與通訊模塊發(fā)送端(2)進行數(shù)據(jù)通訊，慣性傳感器(1)將采集到的動感平臺的運動模擬數(shù)據(jù)傳輸給通訊模塊發(fā)送端(2)；

通訊模塊接收端(5)通過串口與計算機(4)進行數(shù)據(jù)通訊，通訊模塊接收端(5)將接受到的通訊模塊發(fā)送端(2)發(fā)來的動感平臺的運動模擬數(shù)據(jù)傳輸至計算機(4)；

動感平臺(6)與計算機(4)通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通訊，計算機(4) 將運動控制指令發(fā)送給動感平臺。

參照圖2所示，一種動感平臺體感模擬逼真度評估裝置通過采集慣性傳感器采集到的動感平臺的運動模擬數(shù)據(jù)與來自動感平臺游戲客戶端的運動指令數(shù)據(jù)，計算體感模擬逼真度。

參照圖3慣性傳感器的一側(cè)開有USB接口，慣性傳感器的坐標系原點位于質(zhì)心位置，X軸和Y軸方向如圖所示，Z軸方向根據(jù)右手定則判定。

參照圖4傳感器固定裝置包括上繃帶、側(cè)繃帶、前端固定平臺三部分組成。通過側(cè)繃帶和上繃帶，將傳感器固定裝置固定于模型人頭部前庭位置。在前端固定平臺中心位置有兩個螺紋孔，用以固定慣性傳感器。

具體實施方式如下：

S1、準備工作

S1.1設(shè)備連接，參照圖1：

將模型人(7)通過安全帶固定于動感平臺座椅；

將慣性傳感器固定裝置(3)固定于模型人頭部；

將慣性傳感器(1)通過螺釘固定于傳感器固定裝置(3)頂部，并使慣性傳感器的坐標系與動感平臺的基坐標系重合。

S1.2建立通訊連接：

啟動計算機、打開慣性傳感器(1)；

運行逼真度評估軟件，軟件開啟接收數(shù)據(jù)任務(wù)，等待數(shù)據(jù)接收；

通過通訊模塊發(fā)送端(2)與接收端(5)建立慣性傳感器與計算機之間的藍牙通訊連接。

S2、數(shù)據(jù)采集

S2.1運行動感平臺，慣性傳感器實時采集動感平臺X、Y、Z三個方向的加速度和角速度，并將采集到的數(shù)據(jù)通過通訊模塊發(fā)送給運行在計算機上的體感模擬逼真度評估軟件；

S2.2同時，將動感平臺的X、Y、Z三個方向的加速度、角速度原始運動指令通過wifi發(fā)送給體感模擬逼真度評估軟件；

S2.3體感模擬逼真度評估軟件對接收到的每一幀數(shù)據(jù)添加接收時間標記并記錄。

S3、數(shù)據(jù)預(yù)處理：對兩組數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)量大的一組數(shù)據(jù)進行重采樣，方法是依照另外一組數(shù)據(jù)的時間標記，對本組數(shù)據(jù)進行線性插值得到對應(yīng)時間標記上的值，保證兩組數(shù)據(jù)能夠按時間標記對齊。

S4、特征提取：

S4.1繪制兩組數(shù)據(jù)的折線圖；

S4.2采用最大熵方法確定可以作為波峰(波谷)的閾值，以折線圖的波峰和波谷作為特征；

S4.3以波峰(波谷)的峰值(谷值)、峰值時間作為特征的屬性，提取所有波峰(波谷)特征。

S5、峰值匹配：采用基于時間最近鄰策略，通過峰值匹配算法，找到峰值與峰值之間的一一對應(yīng)關(guān)系。

S6、逼真度計算：采用多因素權(quán)重綜合計算方法計算逼真度。

S6.1計算折線上的每一峰值對的逼真度：

對于每一對峰值對，逼真度計算公式為：

其中：

w_p為峰值影響權(quán)重系數(shù)；

w_t為時間影響權(quán)重系數(shù)；

p_i為原始數(shù)據(jù)折線圖峰值；

p_o為模擬數(shù)據(jù)折線圖峰值；

t_i為原始數(shù)據(jù)折線圖峰值時間；

t₀為模擬數(shù)據(jù)折線圖峰值時間；

s為一對峰值對逼真度；

S6.2根據(jù)峰值逼真度，計算折線逼真度：

對于每一對折線圖，逼真度計算公式為：

其中：

s_i為每一對峰值對的逼真度；

n為每一對折線圖匹配的峰值對數(shù)目；

S為每一對折線圖的逼真度，此處分別為S_ax，S_ay，S_az，S_wx，S_wy，S_wz，分別代表X、Y、Z方向的加速度、角速度模擬逼真度；

S6.3根據(jù)加速度、角速度對逼真度的權(quán)重影響及其折線逼真度計算動感平臺綜合評價逼真度：

動感平臺綜合評價逼真度計算公式如下：

其中：

w_a為加速度對逼真度影響權(quán)重系數(shù)；

w_w為角速度對逼真度影響權(quán)重系數(shù)；

S_ax，S_ay，S_az，S_wx，S_wy，S_wz分別為X、Y、Z方向的加速度、角速度模擬逼真度；

S_c為動感平臺體感模擬效果綜合評價逼真度。