[发明专利]用于实现沉浸式洞穴状自动虚拟环境的系统和方法

说明书

本公开涉及一种用于实现沉浸式洞穴状自动虚拟环境(CAVE)的系统(或称为沉浸式虚拟仿真系統)，其中所提出的系统包括：主服务器引擎，该主服务器引擎被配置成实现多面电子视觉显示装置；还包括实时动作追踪引擎，该实时动作追踪引擎与主服务器引擎可操作地耦接。该动作追踪引擎可以被配置成使用可操作地耦接到所述实时动作追踪引擎的一个或多个动作追踪传感器实时地确定至少一个动作追踪对象跨X、Y和Z坐标的信息实体位置数据，并实现基于所述信息实体位置数据生成所述至少一个追踪对象的追踪数据，所述追踪数据用于将所述至少一个追踪对象集成在所述CAVE中并进行可视化3D。

技术领域

本公开涉及用于实现虚拟现实(VR)和/或混合现实(MR)环境的系统和方法，并且更具体地涉及沉浸式CAVE(洞穴状自动虚拟环境)实现/架构。

背景技术

以下描述包括可以帮助理解本发明的信息。该描述并非承认本文提供的任何信息是现有技术或与要求保护的本发明相关，亦非承认明确或暗示引用的任何出版物是现有技术。

沉浸在虚拟现实中是一种在非实体(non-physical)世界中实体地(physical)存在的感知。VR系统提供引人入胜的整体环境的图像、声音或其他刺激，形成感知，并將用户包围在內。沉浸式虚拟现实包括用户沉浸在人造的、计算机生成的环境中，感觉正如他们通常在共识现实中感受到的一样的。

沉浸式虚拟现实可以分为两种形式：个人的和共享的。由于个人装置如头戴式显示器的快速发展，个人VR市场在过去的几年中急速扩张。因为个人VR设备是为个人体验而设计的，所以个人VR设备不太可能成功在企业应用中使用。洞穴状自动虚拟环境(通常称为“CAVE”)是支援多用户使用的沉浸式VR形式。通过投影仪(或其他支持3D立体的视觉(visual)设备)产生逼真的视觉模拟并由身处于CAVE内部的用户通过物理(physical)移动进行控制。动作追踪系统会记录用户或动作追踪对象的实时位置。立体LCD快门眼镜传送3D图像。计算机根据动作捕捉数据快速生成一对图像，每幅图像分别对应用户的一只眼睛。眼镜与投影仪同步，使得每只眼睛仅看到对应的图像。通常需要一台或多台服务器驱动投影仪。

CAVE是一个房间大小的立方体(通常是10×10×10英尺)，由三面墙和一面地板组成。这四个表面用作计算机生成的立体图像的投影屏幕。投影仪位于CAVE外部，并以快速交替的顺序为左眼和右眼投影计算机生成虚拟环境图像。进入CAVE的用户(受训者)佩戴轻质DLP快门眼镜，该眼镜与投影序列同步地遮挡右眼和左眼，从而确保左眼仅看到为左眼生成的图像，并且右眼仅看到为右眼生成的图像。人类大脑对双眼视差(左眼和右眼视图之间的不同)进行处理并产生立体视觉感知。附接到用户的快门眼镜上的动作追踪器连续测量用户头部的位置和方向(六个自由度)。显像软件使用这些测量结果来正确、实时地计算投影在四个表面上的立体图像。具有按钮、操纵杆并附接有第二动作追踪器的手持式装置允许用户对虚拟环境进行控制以及导航。

用户共享的沉浸式CAVE适用于企业应用，因为其允许多个用户将他们自己沉浸在同一逼真的模拟环境中并与该环境进行交互，同时在眼睛不被遮蔽的情况下面对面的自然交流。其增强了交流有效性和提高了生产率，并通过其交互式模拟减少了过程冗余。可以满足广泛的应用，包括但不限于：AEC(建筑、工程、建造)、房地产、技术训练、汽车、医疗、产品开发、行为分析、康复、教育、展览、旅游、运动训练、娱教以及任何可以在计算机生成的环境中回顾和评估的应用。