CN109885163A - 一种虚拟现实多人交互协作方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种虚拟现实多人交互协作方法与系统，该系统包括运动采集设备，以采集得到用户骨骼数据；多个客户端，用以根据所述用户骨骼数据进行数据建模得到用户姿态数据，及映射到骨骼模型的每个关节点的关节位置初始数据中；服务器，用以将所述骨骼模型的关节位置初始数据与该用户的场景角色进行绑定，得到并同步传输角色位置数据给其他场景角色；所述客户端还用以更新场景角色的关节位置初始数据，与虚拟场景的模型动画结合，形成姿态运动骨骼动画。本发明通客户端实现姿态数据建模、映射、关节位置更新等，大大减缓服务器压力，实现了多进程分布式动态负载均衡，解决了多人并发性能瓶颈，增加系统可伸缩性。
Description
技术领域
本发明属于虚拟现实技术领域，尤其涉及一种虚拟现实多人交互协作方法与系统。
背景技术
随着虚拟现实和互联网技术的发展，为了满足地理上广为分布的不同计算终端之间的交互需求，分布式虚拟现实(Distributed Virtual Reality，DVR)，又称分布式虚拟环境(DVE，Distributed Virtual Environments)应运而生。
地理上分布于不同区域的计算终端，在本地构建虚拟环境，然后通过控制虚拟节点化身(avatar，用于代表真实用户的虚拟人)在一个共享的三维虚拟环境中进行交互或者漫游。
目前，虚拟现实的多人交互仍然存在以下问题：虚拟现实交互数据量大，传输处理效率性较差，影响实时性，进而影响用户体验。
发明内容
本发明旨在提供一种虚拟现实多人交互协助方法和系统，能够有效解决上述技术缺陷。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
在一个虚拟场景中存在多个场景角色，每个场景角色对应一个用户，场景角色在虚拟场景中具有一绝对位置；
(1)数据采集
(11)运动捕捉：通过运动采集设备采集得到用户骨骼数据，所述用户骨骼数据包括该用户每个骨骼关节点的三维坐标数据；
(12)姿态建模：根据所述用户骨骼数据进行数据建模，得到用户姿态数据；
(13)关节映射：将所述用户姿态数据映射到骨骼模型的每个关节点的关节位置初始数据中；
(2)数据交互
(21)关节位置与场景角色绑定：将所述骨骼模型的关节位置初始数据与该用户的场景角色进行绑定，得到角色位置数据；
(22)数据传输与分发：将所述角色位置数据同步传输给其他场景角色；
(3)VR显示：
(31)关节位移：根据所述角色位置数据更新场景角色的关节位置初始数据，场景角色实现上下、水平和或旋转运动；
(32)骨骼动画：在所述更新场景角色的关节位置初始数据的同时，与虚拟场景的模型动画结合，形成姿态运动骨骼动画，虚拟场景的场景角色与现实中的用户的运动姿态保持一致。
进一步地，所述角色位置数据包括关节位置初始数据、角色姿态数据和角色绝对位置数据。
进一步地，所述运动采集设备包括视频图像识别装置或穿戴位置传感装置。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种虚拟现实多人交互协助系统，其包括：
运动采集设备，用以采集得到用户骨骼数据，所述用户骨骼数据包括该用户每个骨骼关节点的三维坐标数据；
多个客户端，所述客户端与所述运动采集设备连接，其包括：
姿态建模单元：用以根据所述用户骨骼数据进行数据建模，得到用户姿态数据；
位置映射单元：将所述用户姿态数据映射到骨骼模型的每个关节点的关节位置初始数据中；
服务器，其包括：
角色绑定单元，用以将所述骨骼模型的关节位置初始数据与该用户的场景角色进行绑定，得到角色位置数据；
同步传输单元，用以将所述角色位置数据同步传输给其他场景角色；
所述客户端还包括：
关节位置更新单元，根据所述角色位置数据更新场景角色的关节位置初始数据，实现场景角色上下、水平和或旋转运动；
动画结合单元，用以在所述更新场景角色的关节位置初始数据的同时，与虚拟场景的模型动画结合，形成姿态运动骨骼动画，虚拟场景的场景角色与现实中的用户的运动姿态保持一致；
显示单元，用以显示所述姿态运动骨骼动画。
进一步地，所述角色位置数据包括关节位置初始数据、角色姿态数据和角色绝对位置数据。
进一步地，所述运动采集设备包括视频图像识别装置或穿戴位置传感装置。
基于上述技术方案，本发明实施例的至少可以产生以下技术效果：
1、本发明通过在增加了虚拟现实数据的采集和同步，更加增强了虚拟和现实的结合，有效实现了用户手势识别、动作捕捉。
2、采用角色登录模式既解决了角色的唯一标识，同时满足多人交互系统的安全性；交互数据与角色绑定，解决了多人在虚拟场景中的位置定位问题。
3、通客户端实现姿态数据建模、映射、关节位置更新等，大大减缓服务器压力，实现了多进程分布式动态负载均衡，解决了多人并发性能瓶颈，增加系统可伸缩性。
附图说明
图1是本发明实施例的虚拟现实多人交互协助方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的虚拟现实多人交互协助方法的流程示意图；
图3是本发明实施例的虚拟现实多人交互协助系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、2所示，为本发明实施例的虚拟现实多人交互协助方法，其包括：
(1)数据采集：
(11)运动捕捉：通过运动采集设备采集得到用户骨骼数据，所述用户骨骼数据包括该用户每个骨骼关节点的三维坐标数据。其中，所述运动采集设备包括视频图像识别装置或穿戴位置传感装置。例如通过将穿戴位置传感装置穿戴在用户骨骼关节位置，如穿戴在手肘上的位置传感器。
(12)姿态建模：根据所述用户骨骼数据进行数据建模，得到用户姿态数据。具体地，所述用户姿态数据为该用户每个骨骼关节点的运动变化数据。如手肘从位置A平移到位置B等等关节动作变化。例如通过建模旋转矩阵，得到用户姿态数据。
(13)关节映射：将所述用户姿态数据映射到骨骼模型的每个关节点的关节位置初始数据中。也即将人体骨骼的关节点与骨骼模型上的每个关节点对应起来。也即给用户姿态数据赋予了关节位置数据。接上例，用户手肘姿态数据变化，对应到骨骼模型上的手肘这个关节点的变化，也即可以得到角色模型的手肘从位置A’平移到位置B’。其中，所述关节位置初始数据即为角色模型的初始统一姿态时的各个关节点的位置数据。
(2)数据交互
(21)关节位置与场景角色绑定：将所述骨骼模型的关节位置初始数据与该用户的场景角色进行绑定，得到角色位置数据。其中，所述角色位置数据包括关节位置初始数据、角色姿态数据和角色绝对位置数据。
其中，由于每个场景角色在虚拟场景中具有一绝对位置，也即世界坐标。不同场景角色在虚拟场景中的绝对位置不一样，故需要将骨骼模型的关节位置数据与该用户的场景角色进行绑定，使关节位置数据以该用户的场景角色的绝对位置为参考，得到关节点相对于该用户的场景角色的绝对位置的关节相对位置数据。此时，用户姿态数据、关节位置数据、角色绝对位置数据三者实现关联。接上例，则可以得到手肘这个关节点在虚拟场景中的角色姿态数据。
(22)数据传输与分发：将所述角色位置数据同步传输给其他场景角色。
(3)VR显示
(31)关节位移：根据所述角色位置数据更新场景角色的关节位置初始数据，场景角色实现上下、水平和或旋转运动；
(32)骨骼动画：在所述更新场景角色的关节位置初始数据的同时，与虚拟场景的模型动画结合，形成姿态运动骨骼动画，虚拟场景的场景角色与现实中的用户的运动姿态保持一致。
本发明通过在增加了虚拟现实数据的采集和同步，更加增强了虚拟和现实的结合，有效实现了用户手势识别、动作捕捉。采用角色登录模式既解决了角色的唯一标识，同时满足多人交互系统的安全性；交互数据与角色绑定，解决了多人在虚拟场景中的位置定位问题。
如图3所示，本发明实施例提供了一种虚拟现实多人交互协助系统，其包括：
多个运动采集设备100，用以采集得到用户骨骼数据，所述用户骨骼数据包括该用户每个骨骼关节点的三维坐标数据；
多个客户端200，所述客户端与所述运动采集设备连接，其包括：
姿态建模单元210：用以根据所述用户骨骼数据进行数据建模，得到用户姿态数据；
位置映射单元220：将所述用户姿态数据映射到骨骼模型的每个关节点的关节位置初始数据中；
服务器300，其包括：
角色绑定单元310，用以将所述骨骼模型的关节位置初始数据与该用户的场景角色进行绑定，得到角色位置数据；
同步传输单元320，用以将所述角色位置数据同步传输给其他场景角色；
所述客户端200还包括：
关节位置更新单元230，根据所述角色位置数据更新场景角色的关节位置初始数据，实现场景角色上下、水平和或旋转运动；
动画结合单元240，用以在所述更新场景角色的关节位置初始数据的同时，与虚拟场景的模型动画结合，形成姿态运动骨骼动画，虚拟场景的场景角色与现实中的用户的运动姿态保持一致；
显示单元250，用以显示所述姿态运动骨骼动画。
进一步地，所述角色位置数据包括关节位置初始数据、角色姿态数据和角色绝对位置数据。
进一步地，所述运动采集设备包括视频图像识别装置或穿戴位置传感装置。
基于上述技术方案，本发明实施例的至少可以产生以下技术效果：
本发明通过在增加了虚拟现实数据的采集和同步，更加增强了虚拟和现实的结合，有效实现了用户手势识别、动作捕捉。
采用角色登录模式既解决了角色的唯一标识，同时满足多人交互系统的安全性；交互数据与角色绑定，解决了多人在虚拟场景中的位置定位问题。
通客户端实现姿态数据建模、映射、关节位置更新等，大大减缓服务器压力，实现了多进程分布式动态负载均衡，解决了多人并发性能瓶颈，增加系统可伸缩性。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种虚拟现实多人交互协助方法，其特征在于：
在一个虚拟场景中存在多个场景角色，每个场景角色对应一个用户，场景角色在虚拟场景中具有一绝对位置；
(1)数据采集
(11)运动捕捉：通过运动采集设备采集得到用户骨骼数据，所述用户骨骼数据包括该用户每个骨骼关节点的三维坐标数据；
(12)姿态建模：根据所述用户骨骼数据进行数据建模，得到用户姿态数据；
(13)关节映射：将所述用户姿态数据映射到骨骼模型的每个关节点的关节位置初始数据中；
(2)数据交互
(21)关节位置与场景角色绑定：将所述骨骼模型的关节位置初始数据与该用户的场景角色进行绑定，得到角色位置数据；
(22)数据传输与分发：将所述角色位置数据同步传输给其他场景角色；
(3)VR显示
(31)关节位移：根据所述角色位置数据更新场景角色的关节位置初始数据，场景角色实现上下、水平和或旋转运动；
(32)骨骼动画：在所述更新场景角色的关节位置初始数据的同时，与虚拟场景的模型动画结合，形成姿态运动骨骼动画，虚拟场景的场景角色与现实中的用户的运动姿态保持一致。
2.根据权利要求1所述的虚拟现实多人交互协助方法，其特征在于，所述角色位置数据包括关节位置初始数据、角色姿态数据和角色绝对位置数据。
3.根据权利要求1所述的虚拟现实多人交互协助方法，其特征在于，所述运动采集设备包括视频图像识别装置或穿戴位置传感装置。
4.一种虚拟现实多人交互协助系统，其特征在于，包括：
运动采集设备，用以采集得到用户骨骼数据，所述用户骨骼数据包括该用户每个骨骼关节点的三维坐标数据；
多个客户端，所述客户端与所述运动采集设备连接，其包括：
姿态建模单元：用以根据所述用户骨骼数据进行数据建模，得到用户姿态数据；
位置映射单元：将所述用户姿态数据映射到骨骼模型的每个关节点的关节位置初始数据中；
服务器，其包括：
角色绑定单元，用以将所述骨骼模型的关节位置初始数据与该用户的场景角色进行绑定，得到角色位置数据；
同步传输单元，用以将所述角色位置数据同步传输给其他场景角色；
所述客户端还包括：
关节位置更新单元，根据所述角色位置数据更新场景角色的关节位置初始数据，实现场景角色上下、水平和或旋转运动；
动画结合单元，用以在所述更新场景角色的关节位置初始数据的同时，与虚拟场景的模型动画结合，形成姿态运动骨骼动画，虚拟场景的场景角色与现实中的用户的运动姿态保持一致；
显示单元，用以显示所述姿态运动骨骼动画。
5.根据权利要求1所述的虚拟现实多人交互协助系统，其特征在于，所述角色位置数据包括关节位置初始数据、角色姿态数据和角色绝对位置数据。
6.根据权利要求1所述的虚拟现实多人交互协助系统，其特征在于，所述运动采集设备包括视频图像识别装置或穿戴位置传感装置。
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