本發(fā)明涉及一種基于vr（virtualreality，虛擬現(xiàn)實）箱的擬景互動體驗方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)人們對自然界生物的成長過程進(jìn)行了解時，需要從孕育到成熟的過程進(jìn)行觀察，但是這種觀察時間極為漫長，且在觀察過程中無法保證該生物一直存活，一旦其死亡，整個觀察便會前功盡棄，需要對另一同樣的生物進(jìn)行重新觀察，極度消耗人力和物力，觀察效率大大降低。

若想對自然界生物的身體構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)研究，則需要對該生物進(jìn)行捕捉，甚至需要對其進(jìn)行解剖，但大量捕捉生物不僅會對自然界的生物鏈造成不利影響，且對研究人員的心性也會造成負(fù)面影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述技術(shù)問題。

為實現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種基于vr箱的擬景互動體驗方法，在所述vr箱的箱體內(nèi)部設(shè)有實驗資源播放器和實驗者跟蹤定位裝置；

在所述箱體的同一側(cè)壁上分別開設(shè)有用于放置虛擬現(xiàn)實眼鏡的一個觀察孔和用于伸入實驗者雙手的一對操作孔；

采用所述實驗者跟蹤定位裝置實時跟蹤實驗者雙手的位置并將該位置信息傳送至控制主機(jī)；

所述控制主機(jī)根據(jù)所述位置信息控制所述實驗資源播放器播放對應(yīng)的實驗環(huán)境和實驗過程音視頻，所述實驗環(huán)境和實驗過程音視頻按照實驗類別預(yù)存于所述實驗資源播放器內(nèi)；

采用所述虛擬現(xiàn)實眼鏡觀看所述實驗環(huán)境和實驗過程音視頻。

進(jìn)一步地，所述實驗者跟蹤定位裝置包括紅外定位傳感器，所述紅外定位傳感器用于實時捕捉實驗者雙手的位置，定位精度控制在0.2mm以內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述實驗者跟蹤定位裝置還包括慣性傳感器；

當(dāng)所述紅外定位傳感器被遮擋或定位失敗時，由所述慣性傳感器提供實驗者雙手的位置信息。

進(jìn)一步地，所述實驗類別包括生物學(xué)實驗、化學(xué)實驗、物理實驗和機(jī)械組裝實驗。

進(jìn)一步地，所述生物學(xué)實驗包括生物體解剖實驗。

進(jìn)一步地，所述實驗環(huán)境包括虛擬實驗臺、試驗品和實驗工具。

進(jìn)一步地，所述箱體的另一側(cè)壁外側(cè)設(shè)有顯示器，用于實時顯示所述實驗環(huán)境和實驗過程音視頻。

進(jìn)一步地，所述箱體的又一側(cè)壁上設(shè)有箱門，以便維修箱內(nèi)設(shè)備；

所述箱體的底部設(shè)有鍵盤抽屜，用于放置連接至所述控制主機(jī)的鍵盤；

所述鍵盤抽屜下方設(shè)有收納抽屜。

進(jìn)一步地，所述箱體底部設(shè)有升降座，所述升降座通過絲桿機(jī)構(gòu)或液壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降。

進(jìn)一步地，所述升降座包括固定于地面的底盤，所述底盤通過螺絲固定于地面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行科學(xué)探索實驗，不需要對實際生物體等進(jìn)行捕捉就可完整地了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)效率高，社會效益好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理框圖；

圖2是vr箱的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1-2所示，本發(fā)明的基于vr箱的擬景互動體驗方法，在vr箱的箱體1內(nèi)部設(shè)有實驗資源播放器和實驗者跟蹤定位裝置；

在箱體1的同一側(cè)壁上分別開設(shè)有用于放置虛擬現(xiàn)實眼鏡的一個觀察孔3和用于伸入實驗者雙手的一對操作孔4；

采用實驗者跟蹤定位裝置實時跟蹤實驗者雙手的位置并將該位置信息傳送至控制主機(jī)2；

控制主機(jī)2根據(jù)位置信息控制實驗資源播放器播放對應(yīng)的實驗環(huán)境和實驗過程音視頻，實驗環(huán)境和實驗過程音視頻按照實驗類別預(yù)存于實驗資源播放器內(nèi)；

采用虛擬現(xiàn)實眼鏡觀看實驗環(huán)境和實驗過程音視頻。

優(yōu)選地，實驗者跟蹤定位裝置包括紅外定位傳感器，紅外定位傳感器用于實時捕捉實驗者雙手的位置，定位精度控制在0.2mm以內(nèi)。

優(yōu)選地，實驗者跟蹤定位裝置還包括慣性傳感器；

當(dāng)紅外定位傳感器被遮擋或定位失敗時，由慣性傳感器提供實驗者雙手的位置信息。

優(yōu)選地，實驗類別包括生物學(xué)實驗、化學(xué)實驗、物理實驗和機(jī)械組裝實驗。

優(yōu)選地，生物學(xué)實驗包括生物體解剖實驗。

優(yōu)選地，實驗環(huán)境包括虛擬實驗臺、試驗品和實驗工具。

優(yōu)選地，箱體1的另一側(cè)壁外側(cè)設(shè)有顯示器5，用于實時顯示實驗環(huán)境和實驗過程音視頻。

優(yōu)選地，箱體1的又一側(cè)壁上設(shè)有箱門6，以便通過箱門6進(jìn)入箱體1內(nèi)部維修箱內(nèi)設(shè)備；

箱體1的底部設(shè)有鍵盤抽屜7，用于放置連接至控制主機(jī)2的鍵盤；

鍵盤抽屜7下方設(shè)有收納抽屜8，用于收納零碎物品。

優(yōu)選地，箱體1底部設(shè)有升降座9，升降座9通過絲桿機(jī)構(gòu)或液壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降，方便不同身高的實驗者使用；升降座9包括固定于地面的底盤10，底盤10通過螺絲固定于地面。

當(dāng)使用者進(jìn)入其中，仿佛真的身臨其境的在這個虛擬的世界中，親身感受到事物的存在，不僅可以通過雙手來操控被觀測物體的大小，方向，更能拆分物體來了解它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，讓使用者如同造物主一般深刻了解其構(gòu)造和用途。例如觀察一只蝴蝶，我們可以了解蝴蝶的生長環(huán)境，生命過程，也可以調(diào)整觀察角度和距離，更進(jìn)一步地了解蝴蝶的身體構(gòu)造。

我們采用廣角（寬視野）立體顯示技術(shù)，對觀察者頭、眼球和手的跟蹤定位技術(shù)，vi視覺識別技術(shù)，cinematicreality（電影級的現(xiàn)實）以及audiospatialize技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)等，打造一個完全模擬現(xiàn)實的實驗室。

我們通過對人眼接收光信號進(jìn)行逆向分析，將內(nèi)容進(jìn)行反畸變處理并且模擬左右眼差異，使我們最終看到的是立體沉浸的畫面。我們通過設(shè)備上大量的傳感器獲取傳感數(shù)據(jù)，通過sensorfusion（傳感器融合）算法，對獲得的數(shù)據(jù)處理融合，模擬人體運(yùn)動時的數(shù)據(jù)變化，以此模擬最真實的身體運(yùn)動，讓體驗者有最舒適的體驗。

現(xiàn)實中，人體運(yùn)動時，肉眼所看到的畫面會隨之變化，而大腦會精確的感知到，我們通過大量高精度的計算，以及優(yōu)化之后的算法模擬匹配這種實際變化，既要能適應(yīng)大腦的感覺，也能讓電腦快速處理完。在硬件上，我們采用了世界上目前最好的虛擬現(xiàn)實頭盔，為我們8k的內(nèi)容畫質(zhì)保駕護(hù)航，圖像的幀率達(dá)到90幀以上，刷新延遲小于10ms。頭盔的重量經(jīng)過特殊定制的處理，達(dá)到了400g以內(nèi)。瞳距調(diào)整的范圍是從第5個百分?jǐn)?shù)到第95個百分?jǐn)?shù)的范圍，是57mm-71mm，可以讓戴眼鏡的觀眾摘下眼鏡進(jìn)行體驗。我們采用紅外線定位技術(shù)，來捕捉玩家的手，定位的精度誤差在0.2毫米以內(nèi)。位置跟蹤會使用慣性傳感器的數(shù)據(jù)作為被遮擋或丟失跟蹤時的后備。位置跟蹤基于三米的范圍優(yōu)化，有足夠?qū)挼母櫡秶鷣碜層慰妥杂梢苿?。在保障流暢運(yùn)行的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)照片級虛擬仿真。

提供實驗環(huán)境仿真，主要包括地形地貌仿真、光照環(huán)境仿真等。提供實驗器材虛擬仿真，主要包括實驗臺、試驗品等。提供試驗品的交互功能，主要包括解剖等。提供試驗品的信息簡介。體驗者雙手進(jìn)行實驗操作。展示科學(xué)探索活動。展示科技創(chuàng)新活動。

實驗方法環(huán)境1：虛擬實驗室都為一個半封閉的實驗箱體(箱體高度可調(diào)節(jié))，所有的設(shè)備和軟件都安裝在這個實驗箱體內(nèi)，用戶只需要先將兩只手伸進(jìn)實驗箱體內(nèi)，再將頭伸進(jìn)箱體上的vr頭盔里。就如同真的進(jìn)入了一個實驗室一般，箱體內(nèi)的感應(yīng)器會識別出用戶手的動作，與虛擬中的手同步活動，讓用戶不僅可以操控vr實驗室里的器具（如：鉗子，電鉆），還可以直接操作各種實驗。實驗室程序開啟后，首先出現(xiàn)的是“臺州科技館虛擬實驗室”的頁面。在該頁面中，用戶可以選擇不同的課程類別（如：生物、化學(xué)）；選擇完課程類別后，再選擇相關(guān)課程（如：生物中的螞蟻和蜜蜂）；選擇完課程后，就可以真正的開始實驗了！

本發(fā)明也可運(yùn)用到醫(yī)生實習(xí)過程中，將虛擬尸體投射在虛擬環(huán)境中，實習(xí)人員可通過解剖虛擬尸體來了解人體的構(gòu)造，便于醫(yī)生技術(shù)的成長。

本發(fā)明同樣可應(yīng)用到機(jī)械裝配中，對虛擬零部件進(jìn)行裝配，將工作人員的裝配熟練度提高，從而起到提高裝配質(zhì)量的效果。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。