[发明专利]一种基于虚拟现实技术和动感平台技术的科普展示系统

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术和伺服电机控制技术领域，具体为一种基于虚拟现实技术和动感平台技术的科普展示系统。

背景技术

从2016年起，虚拟现实技术开始在国内蓬勃发展，但是国内的技术开发的环境和人员，偏向于娱乐领域，这导致在虚拟现实技术在科普领域的发展更是远远落后于娱乐领域发展的速度。

目前在国内的所有的科普场所内，利用虚拟现实技术开发的科普展项数量很少，展示手段较为单一，具体科普展示内容很匮乏。并且由于专业性软件开发人员的缺乏，仅有的一部分虚拟现实展项，质量也很低下，难以满足科普领域内需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于虚拟现实技术和动感平台技术的科普展示系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于虚拟现实技术和动感平台技术的科普展示系统，包括虚拟现实技术模块和多自由度动感平台模块，且虚拟现实技术模块包括图像实时渲染模块和头部动作采集模块；所述多自由度动感平台模块由多自由度平台、网络通信模块和造型座椅三部分组成；所述虚拟现实技术模块负责虚拟现实图像的实时计算和生成，并且实时采集参与人员的相关头部动作，根据采集到的动作，控制程序内虚拟的任务、物体，做预先设定的反应；所述多自由度动感平台模块负责配合虚拟现实技术模块中场景互动、位置变动等，做出相应的升高、降低、倾斜等动作；

所述图像实时渲染模块由三维物体渲染模块、图像处理单元特效模块和图像后处理模块组成；

所述多自由度平台采用六自由度平台或三自由度平台，由伺服电机控制电缸做伸缩运动，最终来实现平台上载体的升高、降低、倾斜、抖动等运动效果；所述网络通信模块采用TCP/IP协议，将虚拟现实模块中根据场景实时生成的位置数据，转换成供电缸使用的长度数据；所述造型座椅采用独立设计，根据实际科普内容的设定，设计相关的造型，最终来实现高吸引力的视觉效果。作为本发明的一种优选技术方案，所述三维物体渲染模块采用微软Direct3D11技术，根据三维模型的材质、场景光照、观察视角实时计算出虚拟图像，完成虚拟图像的初步渲染步骤，使用骨骼绑定技术，实现虚拟物体的活动，如人类的运动、动物的跑动等。

作为本发明的一种优选技术方案，所述图像处理单元特效模块采用GPU图像并行处理技术，利用现有的GPU图像并行处理技术的高效图像处理能力，对虚拟的场景进行特效处理，如使用视差贴图技术实现在低精度模型的基础上，展现高精度模型的效果；使用曲面细分技术实现动态生成三维模型细节数量；使用全屏抗锯齿技术来有效的消除图像锯齿，降低图像的失真度；使用环境光遮蔽技术，改善虚拟图像的漏光、阴影失真等问题；使用次表面散射技术，实现半透光物体的渲染效果。

作为本发明的一种优选技术方案，所述图像后处理模块，采用图片处理技术，对最终渲染的图像做最后的图像处理，包括图片色彩调整、运动模糊效果等。作为本发明的一种优选技术方案，所述头部动作采集模块，采用读取虚拟现实设备中的陀螺仪设备的数据，根据记录初始旋转值，以及一定时间后的新的旋转值，通过矩阵计算，生成当前的头部的姿态数据，然后根据这个姿态数据，实时更新虚拟三维世界中的观察视角数据，形成由参与人员头部控制的反馈，最终达到根据参与人员的头部活动，实时渲染对应图像，形成虚拟现实技术最终需要的沉浸感。

有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于虚拟现实技术和动感平台技术的科普展示系统，利用虚拟现实技术动感平台技术的配合使用，使其展示手段更加丰富，同时使其科普展示内容个更加具有趣味性；该基于虚拟现实技术和动感平台技术的科普展示系统。无需专业性软件开发人员进行开发就能实现全面虚拟现实展项，满足科普领域内需求，实用性强，易于推广使用。

附图说明

图1为本发明的自由度动感平台模块软件流程图；

图2为本发明的虚拟现实技术模块软件流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。