阅读说明：本技术 一种基于imu的虚拟现实行走控制方法 (Virtual reality walking control method based on IMU ) 是由 王敏 于 2019-04-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种基于IMU的虚拟现实行走控制方法,涉及虚拟现实领域,所述方法包括步骤1：通过上位机连接惯性测量单元,实时获取惯性测量单元的加速度信息；步骤2：初始化虚拟现实软体系统内需要行走控制的角色或物体的加速度信息；步骤3：在虚拟现实软体系统运行过程中,根据初始化和惯性测量单元当前的信息,实时计算并更新当前状态下虚拟现实软体系统内角色或物体的加速度信息。本发明通过对玩家的腿或脚的实际运动进行检测,从而判断玩家是否想要进行行走,与玩家的体感相近,不会产生不协调的问题,增加沉浸感；减少玩家控制的难度,增加虚拟现实的感观体验。(The invention provides a virtual reality walking control method based on an IMU (inertial measurement Unit), which relates to the field of virtual reality and comprises the following steps of 1: the upper computer is connected with the inertia measurement unit to obtain the acceleration information of the inertia measurement unit in real time; step 2: initializing acceleration information of a role or an object needing walking control in the virtual reality software system; and step 3: and in the running process of the virtual reality software system, calculating and updating the acceleration information of the role or the object in the virtual reality software system in the current state in real time according to the current information of the initialization and inertia measurement unit. According to the invention, the actual movement of the legs or feet of the player is detected, so that whether the player wants to walk or not is judged, the feeling of the player is similar to that of the player, the problem of incompatibility is avoided, and the immersion feeling is increased; the difficulty of player control is reduced, and the sensory experience of virtual reality is increased.)

一种基于IMU的虚拟现实行走控制方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种基于IMU的虚拟现实行走控制方法。

背景技术

目前，在许多行业都会使用到虚拟现实设备，例如：游戏、教育培训、旅游、会展等行业。

现有虚拟现实设备主要的配套操作控制方式是通过采用手柄控制器实现的，手柄控制器的控制方式是通过拨盘、按键、侧键进行内容的操作，拨盘或者按键可以控制角色或者物体以某个固定的数值进行行走。

通过拨盘或按键进行行走控制的方式，只能用手柄控制器选取位置移动或者通过按住某个按键进行移动，导致对应虚拟现实软体的沉浸感较差，并且由于没有大脑给脚或腿信号进行行走的时候，如果画面进行长时间移动会产生眩晕感。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于IMU的虚拟现实行走控制方法，通过对玩家的腿或脚的实际运动进行检测，从而判断玩家是否想要进行行走，与玩家的体感相近，不会产生不协调的问题，增加沉浸感；减少玩家控制的难度，增加虚拟现实的感观体验。

本发明提供一种基于IMU的虚拟现实行走控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过上位机连接惯性测量单元，实时获取惯性测量单元的加速度信息；

步骤2：初始化虚拟现实软体系统内需要行走控制的角色或物体的加速度信息；

步骤3：在虚拟现实软体系统运行过程中，根据初始化和惯性测量单元当前的信息，实时计算并更新当前状态下虚拟现实软体系统内角色或物体的加速度信息。

进一步的，当关闭虚拟现实行走控制时，断开上位机与惯性测量单元的通信连接，重置虚拟现实软体系统内角色或物体的初始化信息。

进一步的，若需要重新对虚拟现实软体系统内的角色或物体进行加速度校正，或者重新初始化惯性测量单元，则需要先关闭虚拟现实行走控制，再重新执行步骤1和步骤2。

进一步的，实时计算并更新当前状态下虚拟现实软体系统内角色或物体的加速度信息的具体步骤如下：

步骤3.1：通过惯性测量单元多次采集玩家两个腿或脚加速度取平均值获取初始化的偏移加速度；

步骤3.2：通过惯性测量单元获取两个腿或脚的实时加速度；

步骤3.3：分别将两个腿或脚的实时加速度与偏移加速度相减得到差值；

步骤3.4：将差值乘以一定常数，得到行走的加速度值；

步骤3.5：给行走的加速度值设置上下阀值，并赋值给虚拟现实软体系统内对应的角色或物体。

进一步的，所述惯性测量单元包括加速度计、陀螺仪、磁力计。

如上所述，本发明的一种基于IMU的虚拟现实行走控制方法，具有以下有益效果：本发明通过对玩家的腿或脚的实际运动进行检测，判断玩家是否想要进行行走，从而控制角色或物体进行行走，而不是以固定的数值进行行走，与玩家的体感相近，不会产生不协调的问题，增加沉浸感；并且不需要额外的手柄控制器来控制行走，减少玩家控制的难度，增加虚拟现实的感观体验。

附图说明

图1显示为本发明实施例中公开的拟现实行走控制方法流程图；

图2显示为本发明实施例中公开的行走的加速度值计算方法流程图；

图3显示为本发明实施例中公开的惯性测量单元结构框图；

图4显示为本发明实施例中公开的虚拟现实头戴显示系统结构框图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供一种基于IMU(惯性测量单元)的虚拟现实行走控制方法，包括以下步骤：

步骤1：通过上位机连接惯性测量单元，实时获取惯性测量单元的加速度信息；

步骤2：初始化虚拟现实软体系统内需要行走控制的角色或物体的加速度信息；

步骤3：在虚拟现实软体系统运行过程中，根据初始化和惯性测量单元当前的信息，实时计算并更新当前状态下虚拟现实软体系统内角色或物体的加速度信息。

具体的，当关闭虚拟现实行走控制时，断开上位机与惯性测量单元的通信连接，重置虚拟现实软体系统内角色或物体的初始化信息；

若需要重新对虚拟现实软体系统内的角色或物体进行加速度校正，或者重新初始化惯性测量单元，则需要先关闭虚拟现实行走控制，再重新执行步骤1和步骤2；

其中，如图2所示，实时计算并更新当前状态下虚拟现实软体系统内角色或物体的加速度信息的具体步骤如下：

步骤3.1：通过惯性测量单元多次采集玩家两个腿或脚加速度取平均值获取初始化的偏移加速度；

步骤3.2：通过惯性测量单元获取两个腿或脚的实时加速度；

步骤3.3：分别将两个腿或脚的实时加速度与偏移加速度相减得到差值；

步骤3.4：将差值乘以一定常数，得到行走的加速度值；

步骤3.5：给行走的加速度值设置上下阀值，并赋值给虚拟现实软体系统内对应的角色或物体；

其中，当前常数设定为100，当前上下阈值设定为200～600；

即玩家的腿部或脚的动作越激烈，则移动速度越快；并且玩家的移动加速度也会有上下阀值限定，以保证玩家的体验。

所述惯性测量单元主要有六自由度和九自由度两种，如图3所示，六自由度的惯性测量单元内部包含加速度计、陀螺仪；九自由度的惯性测量单元内部包含加速度计、陀螺仪、磁力计，所述加速度计、陀螺仪以及磁力计，分别用于测量加速度、角度以及方向；所述惯性测量单元的通信方式主要有蓝牙、无线、有线等方式。

实施例1：

如图1所示，本发明的拟现实行走控制方法具体操作如下：

(1)开启虚拟现实头戴显示系统；

其中，如图4所示，所述虚拟现实头戴显示系统包括头戴显示器和手柄控制器，所述头戴显示器包括一体机、混合显示头戴显示器和基于基站或者摄像头定位的头戴显示器；所述手柄控制器包括单手柄控制器器和双手柄控制器；

(2)开启惯性测量单元；

(3)开启客户端应用程序，启动虚拟现实软体系统，进入等待状态；

(4)将惯性测量单元穿戴在玩家身上，虚拟现实软体系统连接惯性测量单元；

其中，通过点击手柄控制器上的功能按钮，虚拟现实软体系统开始连接惯性测量单元，并进行信号接收；

(5)初始化虚拟现实软体系统内需要进行控制行走的角色或物体的加速度信息；

其中，通过进行加速度偏移校正，在玩家站立保持不动的情况下，多次对加速度采样取平均数获取惯性测量单元初始化的偏移加速度；

(6)实时获取惯性测量单元的信息，并更新虚拟现实软体系统，根据初始化的偏移加速度在实时运动过程中获取的实时加速度计算虚拟现实软体系统内角色或物体的加速度信息；

(7)停止检测，关闭虚拟现实软体系统与惯性测量单元连接，当需要暂停运动捕捉的时候，关闭虚拟现实软体系统与惯性测量单元的连接并将之前的初始化的偏移加速度等信息归零；

(8)重新开始检测，当需要虚拟现实软体系统重新提供惯性测量单元的加速度信息时，重复步骤(5)和步骤(6)；

(9)关闭虚拟现实软体系统，关闭惯性测量单元，当决定停止虚拟现实软体系统时，首先断开与惯性测量单元的连接，并取下头戴显示器及手柄控制器，取下并关闭惯性测量单元。

综上所述，本发明通过对玩家的腿或脚的实际运动进行检测，从而判断玩家是否想要进行行走，与玩家的体感相近，不会产生不协调的问题，增加沉浸感；减少玩家控制的难度，增加虚拟现实的感观体验。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。