一种大空间的多人VR互动体验系统及方法

技术领域

本发明涉及多人VR互动技术领域，具体为一种大空间的多人VR互动体验系统及方法。

背景技术

虚拟现实游戏通过用户穿戴上虚拟现实设备进入一个可交互的虚拟现场游戏场景中，不仅可以虚拟当前场景，还可以虚拟交互，能够给用户身临其境的游戏体验感受。

VR互动一般是穿戴VR头显以及手持VR交互手柄，交互手柄可以模拟出较多的物品，例如游戏中的枪支、刀剑扇、球拍等等，但是手柄的交互一般通过手柄本身以及摄像头等配合交互，延迟较大，模拟精度不高，且多用户的交互容易产生干扰，且对于用户在体验空间内的具体定位并不方便与精准，通过成像的方式，因为硬件或者软件的原因定位就会出现偏差，对于交互来说不够精准，且用户或者手柄之间容易相互阻挡，且需要大量的高难度算法来配合定位，对VR交互的开发增大难度，增大系统运行的负荷，从而无法使得较多的人同时参与。

为解决上述问题，本申请中提出一种大空间的多人VR互动体验系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大空间的多人VR互动体验系统及方法，以解决上述背景技术中提出的现有技术中交互追踪不方便以及定位不方便的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大空间的多人VR互动体验系统，所述系统包括VR设备单元、交互追踪单元、多人实时定位单元以及计算单元；

所述VR设备单元包括VR头显设备及WiFi接收装置；

所述交互追踪单元包括与多个VR交互的交互手柄和设置在体验空间内顶部均匀排列的若干光电距离传感追踪装置，均匀排列的若干光电距离传感追踪装置实时对不同的用户使用的交互手柄进行实时扫描，通过实时跟进交互手柄的定位进行用户动作的交互，获取用户的实时交互动作的数据信息并传输给计算单元；

所述多人实时定位单元用于对编排分类的用户进行场地内实时定位，获取用户实时位置信息并传输给计算单元；

所述计算单元用于根据多人实时定位信息以及交互追踪的信息，将VR场景内用户的运动和交互经过计算通过WiFi传输装置传导在目标用户佩戴的VR头显中显示给用户。

进一步的，所述光电距离传感追踪装置包括若干漫反射光电开关、若干定位贴片和固定吊顶；

进一步的，若干所述定位贴片均匀粘贴在每个交互手柄上并分组，若干漫反射光电开关紧密排列并编序固定在固定吊顶内，且传感方向均垂直与体验空间的地面，漫反射光电开关检测到手柄上贴片的定位从而计算模拟出交互手柄的方位以及交互角度，多个漫反射光电开关检测到手柄上不同的贴片，进而模拟出交互手柄的倾斜、竖直、水平及翻转情景。

进一步的，所述漫反射光电开关通过排列编序形成二维定位，所述漫反射光电开关铺设方向可分为X轴与Y轴使得若干漫反射光电开关排列后每个漫反射光电开关形成坐标点用于交互的定位。

进一步的，所述计算单元还设有WiFi传输装置，所述计算单元用于根据用户手持交互手柄的运动通过漫反射光电开关检测并接收漫反射光电开关的信号，计算单元接收漫反射光电开关的信号通过WiFi传给VR头显设备，在VR头显中显示交互动作给用户。

进一步的，所述多人实时定位单元包括若干均匀设置在体验空间地面内的接近开关、与接近开关对应组合安装的超声波传感器和惯性传感器，若干接近开关紧密排列并编序固定的体验空间的地面，当接近开关定位与超声波传感器组合的定位系统暂断的时候，通过惯性传感器定位系统继续进行位置追踪直至当接近开关定位与超声波传感器定位恢复，两套系统通过融合算法进行动态平衡。

进一步的，所述接近开关通过排列编序形成二维定位，接近开关铺设方向可分为X轴与Y轴使得若干接近开关排列后每个接近开关形成坐标点用于用户的定位。

进一步的，所述超声波传感器包括发射端与多组反射端，多组反射端可拆卸安装在用户鞋底，多组反射端底面设有不同形状的凸起与凹陷用于区分用户，发射端发出超声波之后反射端地面形状不同则反射回的信号不同进而根据该形状进行用户的确认与分类，通过用户脚踏接近开关根据接近开关的编序进行定位且与接近开关配套的发射端用于检测具体用户进而实现区别用户的具体定位。

进一步的，所述计算单元用于根据用户脚踏接近开关并通过超声波区分接受接近开关与超声波传感器的信号，所述计算单元接收漫反射光电开关的信号通过WiFi传给所述VR头显设备，在VR头显中显示用户的移动及定位。

其中，还提出一种大空间的多人VR互动体验方法，所述方法包括如下步骤：

用户头戴VR设备，手持交互手柄，对用户进行交互动作的信息进行获取传输，每个用户鞋底穿戴超声波传感器两个相同反射端，对用户的在体验中间内的实时位置和位置变化进行获取与传输；

根据用户交互动作的信息，将生成的VR虚拟场景通过WiFi传输装置传输到目标用户的VR头显设备上的WiFi接收装置接收，并在VR头显中显示给用户，交互手柄上不同的反射贴片分类后不同组的反射贴片分别对用于在体验空间中不同的用户的交互实时反馈给VR场景的模拟；

根据用户实时移动，将生成的VR虚拟场景通过WiFi传输装置传输到目标用户的VR头显设备上的WiFi接收装置接收，并在VR头显中显示给用户，接近开关与超声波传感器的组合定位和惯性传感器的配合追踪形成多个用户的实时运动追踪，不同用户的不同组的反射端反射出不同的信号接收VR虚拟场景的数据并显示给目标用户；

根据用户在体验空间内的的交互追踪与实时位置定位，将集合整理后的数据通过WiFi传输装置传输到目标用户的VR头显设备上的WiFi接收装置接收，并在VR头显中显示给用户，实现多个用户在体验空间内的交互。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出一种大空间的多人VR互动体验系统及方法，交互手柄的交互动作延迟小，模拟精度高，且多用户的交互不会产生干扰，且对于用户在体验空间内的具体定位方便且精准，减少定位偏差，提高交互的精准度，且用户或者手柄之间不会相互阻挡，无需大量的高难度算法来配合定位，降低VR交互的开发难度，减少系统运行的负荷，方便使得较多的人同时参与，且提高用户的VR体验，使得在体验空间内各种动作与交互更加精准，使得多用户可以相互交互提高VR交互的乐趣，使得用户获得更加沉浸式的VR体验。

附图说明

图1为本发明一种大空间的多人VR互动体验系统的架构示意图；

图2为本发明一种大空间的多人VR互动体验系统中整体装配示意图；

图3为本发明一种大空间的多人VR互动体验系统工作流程示意图；

图中：

1、VR设备单元；11、VR头显设备；12、WiFi接收装置；2、交互追踪单元；21、交互手柄；22、光电距离传感追踪装置；221、漫反射光电开关；222、定位贴片；3、多人实时定位单元；31、接近开关；32、超声波传感器；4、计算单元。

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。

实施例一

请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种大空间的多人VR互动体验系统及方法，系统包括VR设备单元1、交互追踪单元2、多人实时定位单元3以及计算单元4。

VR设备单元1包括VR头显设备11及WiFi接收装置12，VR设备单元1包括适用于不同用户的VR头显，以头戴式VR眼镜为核心，通过液晶面板及透镜将图像显示在人眼视线范围内，通过视觉差模拟纵深感，增强沉浸感，WiFi接收装置12用于接收计算单元4收集并处理的数据模拟并通过WiFi传输装置反馈给VR模拟场景。

交互追踪单元2包括与多个VR交互的交互手柄21和设置在体验空间内顶部均匀排列的若干光电距离传感追踪装置22，均匀排列的若干光电距离传感追踪装置22实时对不同的用户使用的交互手柄21进行实时扫描，通过实时跟进交互手柄21的定位进行用户动作的交互，获取用户的实时交互动作的数据信息并传输给计算单元4，交互追踪单元2包括交互手柄21及其追踪部分，通过用户手持交互手柄21作出交互动作，在手柄交互的本身，通过交互追踪系统，可以更加精准的定位交互手柄21模拟出的效果，例如模拟游戏中的球拍、刀剑扇、雨伞等长物体，可以更加精准的追踪定位出交互手柄21与VR模拟场景中的交互动作，以及更加精准的追踪定位出VR模拟场景中不同的用户之间的交互手柄21的交互动作。

多人实时定位单元3用于对编排分类的用户进行场地内实时定位，获取用户实时位置信息并传输给计算单元4，通过多人实时定位单元3，使得可以更加快速的进行用户的定位，方便用户的移动以及交互作业，且是直接触发，形成精准定位，提高体验空间内用户位置与VR模拟场景的精准匹配，且提高交互作业的精准度，通过触发的方式进行定位去除复杂的运算，提高系统运行的稳定与效率，减少软件开发难度以及降低实际用户与VR场景之间计算的复杂性。

计算单元4用于根据多人实时定位信息以及交互追踪的信息，将VR场景内用户的运动和交互经过计算通过WiFi传输装置传导在目标用户佩戴的VR头显中显示给用户，WiFi传输装置与WiFi接收装置12之间，使用内网进行连接，通过5G信号的方式进行传输，进而减少用户移动和交互的延迟。

光电距离传感追踪装置22包括若干漫反射光电开关221、若干定位贴片222和吊顶。

若干定位贴片222均匀粘贴在每个交互手柄21上并分组，若干漫反射光电开关221紧密排列并编序固定在吊顶内，且传感方向均垂直与体验空间的地面，漫反射光电开关221检测到手柄上贴片的定位从而计算模拟出交互手柄21的方位以及交互角度，多个漫反射光电开关221检测到手柄上不同的贴片，进而模拟出交互手柄21的倾斜、竖直、水平、翻转等情景。

漫反射光电开关221通过排列编序形成二维定位，漫反射光电开关221铺设方向可分为X轴与Y轴使得若干漫反射光电开关221排列后每个漫反射光电开关221形成坐标点用于交互的定位。

结合上述，漫反射光电开关221铺设方向可分为X轴与Y轴，进而使得每个漫反射光电开关221形成的固定坐标点位为（0，0）、（0，1）、（1，1）……，直至铺着满整个体验空间的吊顶中，手持交互手柄21进行交互动作的时候，漫反射光电开关221发射信号后通过定位贴片222反射至漫反射光电开关221通过信号线传输在计算单元4中，从而定位交互手柄21的具体位置以及角度，配合交互手柄21本身通过计算单元4进行具体的定位以及交互动作的捕捉与模拟并反馈到VR头显中，从而提高交互的精准度，方便用户通过交互手柄21与VR场景中的交互，以及用户与用户之间的交互作业，提高装置的交互体验。

需要说明的是，因为人是具有体积的且手持手柄，用户携带手柄不会与其他用户及其手柄之间不会产生单位碰撞，进而使得交互追踪不会相互干扰，进而可以根据系统本身的运算能力以及硬件性能，可以尽可能对更多的用户进行交互追踪。

计算单元4还设有WiFi传输装置，计算单元4用于根据用户手持交互手柄21的运动通过漫反射光电开关221检测并接收漫反射光电开关221的信号，计算单元4接收漫反射光电开关221的信号通过WiFi传给VR头显设备11，在VR头显中显示交互动作给用户，方便计算单元4将多人实时定位单元3和交互追踪单元2的数据集合、计算、整理并模拟呈VR数据通过WiFi传输装置进行发送，通过WiFi接收装置12，方便将传输至目标用户的VR头显中，且通过内网与5G信号的传输，提高传输效率。

多人实时定位单元3包括若干均匀设置在体验空间地面内的接近开关31、与接近开关31对应组合安装的超声波传感器32和惯性传感器，若干接近开关31紧密排列并编序固定的体验空间的地面，当接近开关31定位与超声波传感器32组合的定位系统暂断的时候，通过惯性传感器定位系统继续进行位置追踪直至当接近开关31定位与超声波传感器32定位恢复，两套系统通过融合算法进行动态平衡。

接近开关31通过排列编序形成二维定位，接近开关31铺设方向可分为X轴与Y轴使得若干接近开关31排列后每个接近开关31形成坐标点用于用户的定位。

超声波传感器32包括发射端与多组反射端，多组反射端可拆卸安装在用户鞋底，多组反射端底面设有不同形状的凸起与凹陷用于区分用户，发射端发出超声波之后反射端地面形状不同则反射回的信号不同进而根据该形状进行用户的确认与分类，通过用户脚踏接近开关31根据接近开关31的编序进行定位且与接近开关31配套的发射端用于检测具体用户进而实现区别用户的具体定位。

接近开关31铺设方向可分为X轴与Y轴，进而使得每个接近开关31形成的固定坐标点位为（0，0）、（0，1）、（1，1）……，直至铺着满整个体验空间的地面中，同一用户鞋子穿戴同组反射端，反射端踏在体验空间的地面上的时候，首先靠近反射端的接近开关31被触发，结合坐标点进行用户的定位，移动的时候，通过惯性传感器定位系统继续进行位置追踪直至当接近开关31定位与超声波传感器32定位恢复，两套系统通过融合算法进行动态平衡，且超声波发射端发射信号通过反射端反射，对用户进行区别，不同组反射端底面可以具有不同的凸起与凹陷，该凸起与凹陷同组的反射端底面是相同的，不同组的该凸起与凹陷可以为三角形、圆形、方形等等、也可以改变其大小进行区别，反射端反射的信号不同，则发射端接收到不同的反射信号发送的计算单元4，用于不同用户的区分，可以拓展增加体验空间的用户数量，进而提高VR及其交互体验。

计算单元4用于根据用户脚踏接近开关31并通过超声波区分接收接近开关31与超声波传感器32的信号，计算单元4接收漫反射光电开关221的信号通过WiFi传给VR头显设备11，在VR头显中显示用户的移动及定位。

请参阅图1-图3，与上述实施例1相对应的，本实施例还提出一种大空间的多人VR互动体验方法，该方法包括：

用户头戴VR设备，手持交互手柄21，对用户进行交互动作的信息进行获取传输，每个用户鞋底穿戴超声波传感器32两个相同反射端，对用户的在体验中间内的实时位置和位置变化进行获取与传输；

根据用户交互动作的信息，将生成的VR虚拟场景通过WiFi传输装置传输到目标用户的VR头显设备11上的WiFi接收装置12接收，并在VR头显中显示给用户，交互手柄21上不同的反射贴片分类后不同组的反射贴片分别对用于在体验空间中不同的用户的交互实时反馈给VR场景的模拟；

根据用户实时移动，将生成的VR虚拟场景通过WiFi传输装置传输到目标用户的VR头显设备11上的WiFi接收装置12接收，并在VR头显中显示给用户，接近开关31与超声波传感器32的组合定位和惯性传感器的配合追踪形成多个用户的实时运动追踪，不同用户的不同组的反射端反射出不同的信号接收VR虚拟场景的数据并显示给目标用户；

根据用户在体验空间内的的交互追踪与实时位置定位，将集合整理后的数据通过WiFi 传输装置传输到目标用户的VR 头显设备11 上的WiFi 接收装置12接收，并在VR 头显中显示给用户，实现多个用户在体验空间内的交互。

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。