[发明专利]一种虚拟人步态模拟与三维场景路径规划系统

说明书

本发明提供了一种虚拟人步态模拟与三维场景路径规划系统，包括步态采集模块、场景采集模块、虚拟人定位模块、路径规划模块和执行控制模块，所述步态采集模块用于采集真人的步伐动作，所述虚拟人定位模块用于确定并控制虚拟人在三维场景中的位置，所述场景采集模块用于获取虚拟人与目标地点之间的三维模型信息，所述路径规划模块根据所述三维模型信息确定多条连接虚拟人与目标地点的路径，真人通过使用所述执行控制模块与系统进行交互；本系统能够通过即时变更朝向来重新生成路径，使虚拟人在选择的路径上移动，实现在较小的现实空间中控制虚拟人在较大的三维虚拟空间中自由的行动。

技术领域

本发明涉及三维位置控制领域，具体涉及一种虚拟人步态模拟与三维场景路径规划系统。

背景技术

VR技术，又称虚拟现实技术，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术，虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术，其基本实现方式是以计算机技术为主，利用并综合三维图形技术、多媒体技术、仿真技术、显示技术、伺服技术等多种高科技的最新发展成果，借助计算机等设备产生一个逼真的三维视觉、触觉、嗅觉等多种感官体验的虚拟世界，从而使处于虚拟世界中的人产生一种身临其境的感觉，随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对VR技术的需求日益旺盛。VR技术也取得了巨大进步，并逐步成为一个新的科学技术领域；但在VR应用中，现实可活动空间较小，虚拟活动空间较大，如何在虚拟场景中自由规划路径并控制虚拟人继续行动是当前VR技术需要解决的问题。

背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。

现在已经开发出了很多路径规划系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有的规划系统有如公开号为CN108805327B所公开的系统，这些系统一般包括：将机器人虚拟样机与初始场景导入虚拟仿真交互平台中，在平台中对当前场景生成导航网格，根据探测机器人虚拟样机的三维坐标与目的地的三维坐标，得到探测机器人虚拟样机在初始虚拟场景中的行走路径，并生成操控命令同时驱动机器人虚拟样机与真实机器人同步运动，机器人不断采集环境信息，并对发生变化的场景进行局部更新重建，生成新的场景，在新的场景下重复之前步骤。但该系统中现实机器人与虚拟机器人时完全同步的，并不能实现在小空间中控制虚拟人在大空间中自由移动的效果。

发明内容

本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种虚拟人步态模拟与三维场景路径规划系统。

本发明采用如下技术方案：

一种虚拟人步态模拟与三维场景路径规划系统，包括步态采集模块、场景采集模块、虚拟人定位模块、路径规划模块和执行控制模块，所述步态采集模块用于采集真人的步伐动作，所述虚拟人定位模块用于确定并控制虚拟人在三维场景中的位置，所述场景采集模块用于获取虚拟人与目标地点之间的三维模型信息，所述路径规划模块根据所述三维模型信息确定多条连接虚拟人与目标地点的路径，真人通过使用所述执行控制模块与系统进行交互；

所述路径规划模块制定虚拟人行进路径的过程包括：

S31、根据虚拟人的位置和朝向设定一条基线段；

S32、在所述基线段上选择一个分叉点；

S33、连接分叉点和目标地点，得到准路径线段；

S34、判断所述准路径线段是否符合坡度要求，若符合，将虚拟人与分叉点的连线、准路径线段作为行进路径，若不符合，跳转至步骤S35；

S35、在准路径线段上找到一个变更点，过变更点作所述准路径线段的垂线，在垂线上找到两个符合地势高度要求的临时点A和B，所述临时点位于准路径线段的两侧；

S36、根据下式计算出点A和点B的耗能指数和；

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