[发明专利]虚拟现实仿真实验系统

权利要求书

1.一种虚拟现实仿真实验系统,包括计算机主机(1)、专用VR眼镜(2)、3D仿真实验室系统(3)、显示设备(4)，所述3D仿真实验室系统(3)运行于计算机主机(1)内，主机(1)通过视频输出接口分别与显示设备(4)及专用VR眼镜(2)连接，

其特征在于：

所述专用VR眼镜(2)包括通用VR眼镜(21)、显示屏及其驱动电路(22)、姿态模块(23)、数码摄像头模块(24)、辅助光源控制模块(25)、USB扩展模块(26)、力反馈振动电机控制模块(27)、加密狗模块(28)和高亮反光织物手套(29)组成；

所述通用VR眼镜(21)包括外壳(211)、透镜(212)、佩戴固定装置(213)；

3D仿真实验室系统(3)包括仿真计算模块(31)、显示输出模块(32)、手势识别模块(33)、VR眼镜姿态识别模块(34)、操作过程记录模块(35)。

2.一种如权利要求1所述的虚拟现实仿真实验系统，其特征在于：

显示屏及其驱动电路(22)采用HDMI视频接口，通过USB接口供电，把计算机主机传输过来的视频信号实时显示在显示屏上；

姿态模块(23)集成了xyz三轴角度传感器、加速度传感器和地磁传感器，姿态模块(23)为计算机主机(1)提供实时的姿态数据；

数码摄像头模块(24)采用60HZ以上的刷新率，实时抓取VR眼镜前方的图形，并通过USB接口发送给计算机主机(1)，由计算机主机(1)提取分析；

辅助光源模块(25)在光线不足时为手势操作提供补充光线，提高数码摄像头图像采样的效果。

3.一种如权利要求1所述的虚拟现实仿真实验系统，其特征在于：

USB扩展模块(26)从计算机主机(1)的一个USB口中分出4个USB口提供给专用的VR眼镜上的各种模块；

力反馈振动电机模块(27)，由计算机主机(1)通过USB接口控制振动电机的启动、停止及振动强度，提高虚拟现实的沉浸感；

加密狗模块(28)，为计算机中的对应软件进行硬件加密，被加密的软件必须检测到VR眼镜中的加密狗模块并获得硬件认证通过后才可以执行，加密狗模块提供用户数据区域，为用户可读写的数据进行加密，未经加密的软件，则不需要加密狗模块的授权即可运行；

高亮反光织物手套，在环境光线较亮的情况下使用，以提高手势的识别效果。

4.一种如权利要求1-3中任一所述的虚拟现实仿真实验系统，其特征在于：

仿真计算模块(31)根据当前计算机主机中的实验环境和各实验对象的状态，通过不同学科的仿真算法逐步计算下一个时间步的实验对象状态的变化；

显示输出模块(32)根据实验环境和实验对象的状态结合用户视角参数对实验区进行实时渲染，在显示设备1上用程序中的摄像机L的视角渲染出一个实时场景；在专用的VR眼镜上用程序中的摄像机L和摄像机R模拟两个眼睛，实时渲染出场景L和场景R分别显示在VR眼镜上的左半边和右半边；

手势识别模块(33)从专用的VR眼镜上的摄像头，识别出一只或两只手的位置和手型，通过与手型库中的手型进行比对，识别出用户当前的操作并作用在实验对象上；

VR眼镜姿态识别模块(34)通过计算机串口，读取专用VR眼镜中姿态模块输出的xyz三轴的角度和加速度，计算VR眼镜的状态并根据状态调整程序中摄像机的位置和视角；

操作过程记录模块(35)记录用户操作的全过程，对用户的错误操作进行反馈，并可回放用户操作的全过程，进而进行教学效果的评估。