[发明专利]一种基于虚拟现实混合的仿真实验室及其仿真方法

权利要求书

1.一种基于虚拟现实混合的仿真实验室，其特征在于，包括：

头显设备，用于体验者观看虚拟场景，并将所述虚拟场景传输给游戏场景渲染主机；

手柄，用于体验者与虚拟场景之间进行交互；

拍摄相机，用于拍摄戴有头显设备且位于绿背景中的体验者，并将拍摄的体验者的图像数据传输给渲染合成主机；

定位器，固定在拍摄相机上，用于追踪拍摄相机的位置信息，并将位置信息发送给游戏场景渲染主机；

游戏场景渲染主机，用于将虚拟场景拆分成平面图像，并将所述平面图像的数据传输给渲染合成主机；

视频采集盒，用于将游戏场景渲染主机中的平面图像的数据实时传输到渲染合成主机内部；

渲染合成主机，用于将所述平面图像的数据和拍摄相机拍摄的体验者的图像数据通过合成软件合成三维虚拟现实混合场景，并将三维虚拟显示场景的数据传输给观看屏幕；

显示设备，用于显示虚拟显示场景。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实混合的仿真实验室，其特征在于，所述渲染合成主机采用VENTUZ合成软件合成所述平面图像的数据和拍摄相机拍摄的体验者的图像数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实混合的仿真实验室，其特征在于，所述显示设备为LED显示屏或者液晶显示屏。

4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实混合的仿真实验室，其特征在于，所述渲染合成主机与显示设备之间通过HDMI接口或SDI接口连接。

5.一种基于虚拟现实混合的仿真实验室的仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将定位器固定在拍摄相机上，定位器用于获取拍摄相机的位置信息；

S2：体验者通过头显设备观看虚拟场景，通过手柄与虚拟场景之间进行交互，在虚拟场景中，建立虚拟拍摄相机，通过虚拟拍摄相机获取特定角度的虚拟场景；

S3：通过游戏场景渲染主机将特定视角的虚拟场景拆分成平面图像，并将这些平面图像传输给渲染合成主机；选取虚拟场景的视角根据定位器获取的拍摄相机的位置以及旋转角度的变化而变化；

S4：进行S3的同时，通过拍摄相机拍摄体验者图像，拍摄相机将体验者图像传输给渲染合成主机；

S5：渲染合成主机将游戏场景渲染主机传输的平面图像和拍摄相机拍摄的体验者图像合成三维虚拟现实混合场景，并将三维虚拟现实混合场景的图像传输给显示设备；

S6：显示设备将三维虚拟现实混合场景展示出来。

6.根据权利要求5所述的一种基于虚拟现实混合的仿真实验室的仿真方法，其特征在于，所述S2中，体验者通过头显设备观看虚拟场景时，是位于绿背景前方。

7.根据权利要求5所述的一种基于虚拟现实混合的仿真实验室的仿真方法，其特征在于，所述S3中，确定特定视角的虚拟场景的具体步骤为：

S31：在虚拟场景中创建虚拟相机和虚拟定位器，并将虚拟定位器与所述S1中的定位器建立父子关系；具体的，定位器的数据为父，虚拟定位器的数据为子，定位器的数据变化时带动虚拟定位器；

S32：根据定位器的位置在虚拟场景中创建一个虚拟小圆球一，这个小圆球的位置用来确定拍摄相机在虚拟环境中的位置信息；

S33：将虚拟相机移动至虚拟小圆球一处；

S34：在拍摄相机前方放置一个有棱角的物体，同时在一个棱角处画一个红点，移动拍摄相机使得红点刚好处于相机的正中心位置；

S35：采用手柄在红点处对应的虚拟场景中创建一个虚拟小圆球二，虚拟小圆球二为拍摄相机拍摄画面的中心；

S36：通过虚拟小圆球一和虚拟小圆球二确定虚拟相机的旋转角度信息；

S37：在虚拟相机的中心处创建一条线，同时建立虚拟相机和拍摄相机间的父子关系，此时，虚拟相机就和真实相机的位置重合了。