本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和伺服電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和動(dòng)感平臺(tái)技術(shù)的科普展示系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

從2016年起，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開始在國內(nèi)蓬勃發(fā)展，但是國內(nèi)的技術(shù)開發(fā)的環(huán)境和人員，偏向于娛樂領(lǐng)域，這導(dǎo)致在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普領(lǐng)域的發(fā)展更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于娛樂領(lǐng)域發(fā)展的速度。

目前在國內(nèi)的所有的科普?qǐng)鏊鶅?nèi)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)的科普展項(xiàng)數(shù)量很少，展示手段較為單一，具體科普展示內(nèi)容很匱乏。并且由于專業(yè)性軟件開發(fā)人員的缺乏，僅有的一部分虛擬現(xiàn)實(shí)展項(xiàng)，質(zhì)量也很低下，難以滿足科普領(lǐng)域內(nèi)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和動(dòng)感平臺(tái)技術(shù)的科普展示系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和動(dòng)感平臺(tái)技術(shù)的科普展示系統(tǒng)，包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模塊和多自由度動(dòng)感平臺(tái)模塊，且虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模塊包括圖像實(shí)時(shí)渲染模塊和頭部動(dòng)作采集模塊；所述多自由度動(dòng)感平臺(tái)模塊由多自由度平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和造型座椅三部分組成；所述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模塊負(fù)責(zé)虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的實(shí)時(shí)計(jì)算和生成，并且實(shí)時(shí)采集參與人員的相關(guān)頭部動(dòng)作，根據(jù)采集到的動(dòng)作，控制程序內(nèi)虛擬的任務(wù)、物體，做預(yù)先設(shè)定的反應(yīng)；所述多自由度動(dòng)感平臺(tái)模塊負(fù)責(zé)配合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模塊中場景互動(dòng)、位置變動(dòng)等，做出相應(yīng)的升高、降低、傾斜等動(dòng)作；

所述圖像實(shí)時(shí)渲染模塊由三維物體渲染模塊、圖像處理單元特效模塊和圖像后處理模塊組成；

所述多自由度平臺(tái)采用六自由度平臺(tái)或三自由度平臺(tái)，由伺服電機(jī)控制電缸做伸縮運(yùn)動(dòng)，最終來實(shí)現(xiàn)平臺(tái)上載體的升高、降低、傾斜、抖動(dòng)等運(yùn)動(dòng)效果；所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊采用tcp/ip協(xié)議，將虛擬現(xiàn)實(shí)模塊中根據(jù)場景實(shí)時(shí)生成的位置數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成供電缸使用的長度數(shù)據(jù)；所述造型座椅采用獨(dú)立設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際科普內(nèi)容的設(shè)定，設(shè)計(jì)相關(guān)的造型，最終來實(shí)現(xiàn)高吸引力的視覺效果。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述三維物體渲染模塊采用微軟direct3d11技術(shù)，根據(jù)三維模型的材質(zhì)、場景光照、觀察視角實(shí)時(shí)計(jì)算出虛擬圖像，完成虛擬圖像的初步渲染步驟，使用骨骼綁定技術(shù)，實(shí)現(xiàn)虛擬物體的活動(dòng)，如人類的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)物的跑動(dòng)等。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述圖像處理單元特效模塊采用gpu圖像并行處理技術(shù)，利用現(xiàn)有的gpu圖像并行處理技術(shù)的高效圖像處理能力，對(duì)虛擬的場景進(jìn)行特效處理，如使用視差貼圖技術(shù)實(shí)現(xiàn)在低精度模型的基礎(chǔ)上，展現(xiàn)高精度模型的效果；使用曲面細(xì)分技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)生成三維模型細(xì)節(jié)數(shù)量；使用全屏抗鋸齒技術(shù)來有效的消除圖像鋸齒，降低圖像的失真度；使用環(huán)境光遮蔽技術(shù)，改善虛擬圖像的漏光、陰影失真等問題；使用次表面散射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)半透光物體的渲染效果。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述圖像后處理模塊，采用圖片處理技術(shù)，對(duì)最終渲染的圖像做最后的圖像處理，包括圖片色彩調(diào)整、運(yùn)動(dòng)模糊效果等。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述頭部動(dòng)作采集模塊，采用讀取虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中的陀螺儀設(shè)備的數(shù)據(jù)，根據(jù)記錄初始旋轉(zhuǎn)值，以及一定時(shí)間后的新的旋轉(zhuǎn)值，通過矩陣計(jì)算，生成當(dāng)前的頭部的姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這個(gè)姿態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)更新虛擬三維世界中的觀察視角數(shù)據(jù)，形成由參與人員頭部控制的反饋，最終達(dá)到根據(jù)參與人員的頭部活動(dòng)，實(shí)時(shí)渲染對(duì)應(yīng)圖像，形成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最終需要的沉浸感。

有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和動(dòng)感平臺(tái)技術(shù)的科普展示系統(tǒng)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)動(dòng)感平臺(tái)技術(shù)的配合使用，使其展示手段更加豐富，同時(shí)使其科普展示內(nèi)容個(gè)更加具有趣味性；該基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和動(dòng)感平臺(tái)技術(shù)的科普展示系統(tǒng)。無需專業(yè)性軟件開發(fā)人員進(jìn)行開發(fā)就能實(shí)現(xiàn)全面虛擬現(xiàn)實(shí)展項(xiàng)，滿足科普領(lǐng)域內(nèi)需求，實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的自由度動(dòng)感平臺(tái)模塊軟件流程圖；

圖2為本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模塊軟件流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-2本發(fā)明提供的一種實(shí)施例：一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和動(dòng)感平臺(tái)技術(shù)的科普展示系統(tǒng)，包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模塊和多自由度動(dòng)感平臺(tái)模塊，且虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模塊包括圖像實(shí)時(shí)渲染模塊和頭部動(dòng)作采集模塊；所述多自由度動(dòng)感平臺(tái)模塊由多自由度平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和造型座椅三部分組成；

所述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模塊負(fù)責(zé)虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的實(shí)時(shí)計(jì)算和生成，并且實(shí)時(shí)采集參與人員的相關(guān)頭部動(dòng)作，根據(jù)采集到的動(dòng)作，控制程序內(nèi)虛擬的任務(wù)、物體，做預(yù)先設(shè)定的反應(yīng)；所述多自由度動(dòng)感平臺(tái)模塊負(fù)責(zé)配合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模塊中場景互動(dòng)、位置變動(dòng)等，做出相應(yīng)的升高、降低、傾斜等動(dòng)作；

所述圖像實(shí)時(shí)渲染模塊由三維物體渲染模塊、圖像處理單元特效模塊和圖像后處理模塊組成；

所述多自由度平臺(tái)采用六自由度平臺(tái)或三自由度平臺(tái)，由伺服電機(jī)控制電缸做伸縮運(yùn)動(dòng)，最終來實(shí)現(xiàn)平臺(tái)上載體的升高、降低、傾斜、抖動(dòng)等運(yùn)動(dòng)效果；所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊采用tcp/ip協(xié)議，將虛擬現(xiàn)實(shí)模塊中根據(jù)場景實(shí)時(shí)生成的位置數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成供電缸使用的長度數(shù)據(jù)；所述造型座椅采用獨(dú)立設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際科普內(nèi)容的設(shè)定，設(shè)計(jì)相關(guān)的造型，最終來實(shí)現(xiàn)高吸引力的視覺效果。

所述三維物體渲染模塊采用微軟direct3d11技術(shù)，根據(jù)三維模型的材質(zhì)、場景光照、觀察視角實(shí)時(shí)計(jì)算出虛擬圖像，完成虛擬圖像的初步渲染步驟，使用骨骼綁定技術(shù)，實(shí)現(xiàn)虛擬物體的活動(dòng)，如人類的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)物的跑動(dòng)等；所述圖像處理單元特效模塊采用gpu圖像并行處理技術(shù)，利用現(xiàn)有的gpu圖像并行處理技術(shù)的高效圖像處理能力，對(duì)虛擬的場景進(jìn)行特效處理，如使用視差貼圖技術(shù)實(shí)現(xiàn)在低精度模型的基礎(chǔ)上，展現(xiàn)高精度模型的效果；使用曲面細(xì)分技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)生成三維模型細(xì)節(jié)數(shù)量；使用全屏抗鋸齒技術(shù)來有效的消除圖像鋸齒，降低圖像的失真度；使用環(huán)境光遮蔽技術(shù)，改善虛擬圖像的漏光、陰影失真等問題；使用次表面散射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)半透光物體的渲染效果；所述圖像后處理模塊，采用圖片處理技術(shù)，對(duì)最終渲染的圖像做最后的圖像處理，包括圖片色彩調(diào)整、運(yùn)動(dòng)模糊效果等；所述頭部動(dòng)作采集模塊，采用讀取虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中的陀螺儀設(shè)備的數(shù)據(jù)，根據(jù)記錄初始旋轉(zhuǎn)值，以及一定時(shí)間后的新的旋轉(zhuǎn)值，通過矩陣計(jì)算，生成當(dāng)前的頭部的姿態(tài)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這個(gè)姿態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)更新虛擬三維世界中的觀察視角數(shù)據(jù)，形成由參與人員頭部控制的反饋，最終達(dá)到根據(jù)參與人員的頭部活動(dòng)，實(shí)時(shí)渲染對(duì)應(yīng)圖像，形成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最終需要的沉浸感。

綜上所述

本發(fā)明基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和動(dòng)感平臺(tái)技術(shù)的科普展示系統(tǒng)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)動(dòng)感平臺(tái)技術(shù)的配合使用，使其展示手段更加豐富，同時(shí)使其科普展示內(nèi)容個(gè)更加具有趣味性；該基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和動(dòng)感平臺(tái)技術(shù)的科普展示系統(tǒng)。無需專業(yè)性軟件開發(fā)人員進(jìn)行開發(fā)就能實(shí)現(xiàn)全面虛擬現(xiàn)實(shí)展項(xiàng)，滿足科普領(lǐng)域內(nèi)需求。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下。由語句“包括一個(gè)......限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素”。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。