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CN107172415B - 一种vr全息一体同步交互展示系统及其控制方法 - Google Patents

一种vr全息一体同步交互展示系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种VR全息一体同步交互展示系统及其控制方法，用户戴上VR设备后操作以体验和控制VR设备的显示内容，同时操作信息会实时发送给全息设备，全息设备收到VR设备的操作信息后执行相应的操作来控制全息设备显示内容；本发明同时屏蔽了全息设备中部分不适合展示的内容，提升了全息设备的展示效果。本发明的全息设备可以同步展示用户在VR设备中正在体验的内容，内容可以交互，即时响应用户的操作，多角度展示内容，使得其他观看用户可以观看被展示物的多个面，展示内容可实时由VR设备控制全息设备变换动作，全息设备展示的内容无需制作视频内容，可通过替换程序中的目标3D模型来更换展示主体内容，节约了内容制作时间和成本。

Description

一种VR全息一体同步交互展示系统及其控制方法
技术领域
本发明属于用于将所要处理的数据转变成为计算机能够处理的形式的输入装置；用于将数据从处理机传送到输出设备的输出装置的技术领域，特别涉及一种将VR技术和全息技术结合在一起以实现VR和全息的同步交互展示的VR全息一体同步交互展示系统及其控制方法。
背景技术
虚拟现实(Virtual Reality)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，可以使用户沉浸到该模拟环境中。目前的国内外的虚拟现实技术主要都借助于VR头盔或VR眼镜，如HtcVive、Oculus、大朋一体机、暴风魔镜等。
3D全息立体投影技术是投影设备将物体不同角度的影像投影至多面的全息投影膜上，让观看者看到同一物体多角度的图像，常见的全息立体投影设备有270°三面成像和360°四面成像。
然而，现行的VR设备和全息设备都是相互独立的，没有将二者结合到一起同步展示，更没有同步响应用户操作的互动功能，目前市场上的全息展示内容都是制作好的视频，内容固定不可交互，无法响应用户的操作。
发明内容
本发明解决的技术问题是，现有技术中，VR设备和全息设备都是相互独立的，而导致的没有将二者结合到一起同步展示，更没有同步响应用户操作的互动功能，目前市场上的全息展示内容都是制作好的视频，内容固定不可交互，无法响应用户的操作的问题，进而提供了一种优化的VR全息一体同步交互展示系统及其控制方法。
本发明所采用的技术方案是，一种VR全息一体同步交互展示系统，包括VR设备和全息设备，所述VR设备和全息设备分别连接至第一PC主机，所述VR设备包括VR图像信号输出口和VR图像信号输入口，所述全息设备包括全息图像信号输出口和全息图像信号输入口，所述VR图像信号输出口和VR图像信号输入口通过线束连接至局域网，所述全息图像信号输出口和全息图像信号输入口通过线束连接至局域网。
优选地，所述VR设备包括VR眼镜、控制手柄和空间定位器，所述控制手柄、空间定位器通过传感器连接至第一PC主机，所述第一PC主机连接至VR眼镜，所述VR图像信号输出口和VR图像信号输入口设于第一PC主机上。
优选地，所述全息设备包括一台全息展示设备，所述全息展示设备连接至第二PC主机，所述全息图像信号输出口和全息图像信号输入口设于第二PC主机上。
优选地，所述全息展示设备包括柜体和配合设于柜体上的全息显示屏和全息金字塔，所述全息金字塔为360°成像。
一种采用所述的VR全息一体同步交互展示系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1：在第一PC主机上制作目标3D模型；
步骤2：在第一PC主机上导入制作好的目标3D模型，替换VR设备上展示的初始3D模型，设置VR设备和全息设备间相应的交互功能；在第二PC主机上调整全息设备中目标3D模型渲染的内容，屏蔽目标3D模型外侧图像内容所在层级；
步骤3：分别生成VR设备和全息设备上的可执行程序，分别安装到VR设备和全息设备上；
步骤4：用户执行VR设备上的可执行程序，VR设备与第一PC主机接通，VR图像信号输出口和VR图像信号输入口开始输出和输入图像信号；执行全息设备上的可执行程序，在全息设备上与第一PC主机接通并建立网络连接，全息图像信号输出口和全息图像信号输入口开始输出和输入图像信号；
步骤5：全息设备展示与VR设备内容一样的目标3D模型，同时分别渲染此目标3D模型的4个不同侧面，并将渲染内容显示在全息显示屏的上下左右四个位置，再通过全息金字塔的4个面分别对应全息显示屏的上下左右反射展现目标3D模型；
步骤6：用户操作VR设备，输出相应的图像信息至第一PC主机，全息设备通过局域网获得任一切换操作所对应的UDP消息，并在全息设备执行相应的切换。
优选地，所述步骤5中，对渲染目标3D模型的4个不同侧面后得到的图像以Outi＝Averagei+(Ini-Averagei)*(1+percent)进行每张图像的对比度调整，其中，其中Ini表示第i张图像中的原始像素点的亮度，Averagei表示第i张图像的平均亮度，Outi表示第i张图像调整后的亮度，percent为调整参数，-1≤percent≤1；将对比度调整后的渲染内容显示在全息显示屏的上下左右四个位置，再通过全息金字塔的4个面分别对应全息显示屏的上下左右反射展现目标3D模型。
优选地，所述步骤5中，对渲染目标3D模型的4个不同侧面后得到的图像进行每张图像的对比度增强，Outi＝Averagei+(Ini-Averagei)*(|Ini-Averagei|)*(1+percent)；将对比度增强后的渲染内容显示在全息显示屏的上下左右四个位置，再通过全息金字塔的4个面分别对应全息显示屏的上下左右反射展现目标3D模型。
优选地，所述Averagei为150。
优选地，所述步骤1中，交互功能指切换展示内容中的3D模型、切换背景音乐、触发展示内容中的3D模型的动作变化、切换展示内容中的3D模型的颜色。
本发明提供了一种优化的VR全息一体同步交互展示系统及其控制方法，通过将VR设备和全息设备分别连接至第一PC主机，由VR设备的VR图像信号输出口和VR图像信号输入口、全息设备的全息图像信号输出口和全息图像信号输入口完成图像信息在局域网中的交互；通过用户执行VR设备上的可执行程序后会自动与PC主机建立关联，之后执行全息设备上的可执行程序，与PC主机建立网络连接，连接成功后全息设备即会出现相应的物体图像，用户戴上VR设备后操作以体验和控制VR设备的显示内容，同时操作信息会实时发送给全息设备，全息设备收到VR设备的操作信息后执行相应的操作来控制全息设备显示内容；本发明同时屏蔽了全息设备中部分不适合展示的内容，提升了全息设备的展示效果。本发明的全息设备可以同步展示用户在VR设备中正在体验的内容，内容可以交互，即时响应用户的操作，多角度展示内容，使得其他观看用户可以观看被展示物的多个面，展示内容可实时由VR设备控制全息设备变换动作，全息设备展示的内容无需制作视频内容，可通过替换程序中的目标3D模型来更换展示主体内容，节约了内容制作时间和成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。
如图所示，本发明涉及一种VR全息一体同步交互展示系统，包括VR设备1和全息设备2，所述VR设备1和全息设备2分别连接至第一PC主机3，所述VR设备1包括VR图像信号输出口和VR图像信号输入口，所述全息设备2包括全息图像信号输出口和全息图像信号输入口，所述VR图像信号输出口和VR图像信号输入口通过线束4连接至局域网，所述全息图像信号输出口和全息图像信号输入口通过线束4连接至局域网。
本发明中，VR设备1和全息设备2分别连接至第一PC主机3，由VR设备1的VR图像信号输出口和VR图像信号输入口、全息设备2的全息图像信号输出口和全息图像信号输入口完成图像信息在局域网中的交互。
本发明的全息设备2可以同步展示用户在VR设备1中正在体验的内容，内容可以交互，即时响应用户的操作，多角度展示内容，使得其他观看用户可以观看被展示物的多个面，展示内容可实时由VR设备1控制全息设备2变换动作，全息设备2展示的内容无需制作视频内容，可通过替换程序中的目标3D模型来更换展示主体内容，节约了内容制作时间和成本。
所述VR设备1包括VR眼镜、控制手柄和空间定位器，所述控制手柄、空间定位器通过传感器连接至第一PC主机3，所述第一PC主机3连接至VR眼镜，所述VR图像信号输出口和VR图像信号输入口设于第一PC主机3上。
所述全息设备2包括一台全息展示设备，所述全息展示设备连接至第二PC主机5，所述全息图像信号输出口和全息图像信号输入口设于第二PC主机5上。
所述全息展示设备包括柜体和配合设于柜体上的全息显示屏和全息金字塔6，所述全息金字塔6为360°成像。
本发明中，VR设备1用于VR体验。VR设备1主要包括一台VR眼镜、控制手柄和空间定位器，如采用HtcVive设备，将整体VR设备1连接至第一PC主机3。
本发明中，全息设备2用于全息展示部分。全息设备2包括与第一PC主机和第二PC主机分别连接的全息展示设备，一般情况下，全息展示设备包括柜体和配合设于柜体上的全息显示屏和全息金字塔6。
本发明中，全息金字塔6一般为360°四面成像，如有需要亦可以设置为270°成像。
本发明中，VR设备1和全息设备2的设置分别为本领域技术人员熟知的技术，可以通过需求自主配置。
本发明还涉及一种采用所述的VR全息一体同步交互展示系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1：在第一PC主机3上制作目标3D模型；
步骤2：在第一PC主机3上导入制作好的目标3D模型，替换VR设备1上展示的初始3D模型，设置VR设备1和全息设备2间相应的交互功能；在第二PC主机5上调整全息设备2中目标3D模型渲染的内容，屏蔽目标3D模型外侧图像内容所在层级；
步骤3：分别生成VR设备1和全息设备2上的可执行程序，分别安装到VR设备1和全息设备2上；
步骤4：用户执行VR设备1上的可执行程序，VR设备1与第一PC主机3接通，VR图像信号输出口和VR图像信号输入口开始输出和输入图像信号；执行全息设备2上的可执行程序，在全息设备2上与第一PC主机3接通并建立网络连接，全息图像信号输出口和全息图像信号输入口开始输出和输入图像信号；
步骤5：全息设备2展示与VR设备1内容一样的目标3D模型，同时分别渲染此目标3D模型的4个不同侧面，并将渲染内容显示在全息显示屏的上下左右四个位置，再通过全息金字塔6的4个面分别对应全息显示屏的上下左右反射展现目标3D模型；
步骤6：用户操作VR设备1，输出相应的图像信息至第一PC主机3，全息设备2通过局域网获得任一切换操作所对应的UDP消息，并在全息设备2执行相应的切换。
本发明中，步骤1主要是在第一PC主机3上制作要展示内容的3D模型，即目标3D模型。
本发明中，步骤2将制作好的目标3D模型导入VR全息一体同步交互展示样板工程中，替换要展示的内容的初始3D模型，并根据需求制作调整相应的交互功能。
本发明中，步骤2还需要调整全息设备2中目标3D模型渲染的内容，屏蔽掉全息端不需要展示的内容的所在层级，使工程中全息端摄像机只渲染所要展示内容的目标3D模型所在的层级。
本发明中，步骤3需要分别生成VR设备1和全息设备2上的可执行程序，并分别安装到VR设备1和全息设备2上，为后续的展示做准备。
本发明中，步骤4至步骤6由用户执行VR设备1上的可执行程序，建立VR设备1和第一PC主机3间的联系，之后执行全息设备2上的可执行程序，与第一PC主机3接通并建立网络连接。具体是，输入VR设备1所在电脑的IP地址，点击“加入”按钮与主机建立网络连接，连接成功后全息设备2里即会出现相应的物体图像，用户戴上VR眼镜后操作VR设备1来体验和控制VR设备1上的内容，同时VR设备1通过局域网将VR用户的操作信息实时发送给全息设备2，全息设备2接收到VR设备1的操作信息后执行相应的操作来控制全息设备2上显示的内容。
本发明中，步骤5主要渲染目标3D模型的4个不同侧面，并将渲染内容显示在全息显示屏的上下左右四个位置，再通过全息金字塔6的4个面分别对应全息显示屏的上下左右反射展现目标3D模型，由于360°全息金字塔6端显示的画面为VR设备1所显示物体的4个不同角度的侧面，与传统的局域网互联同步技术不同，本发明采用差异化局域网互联同步技术，解决了同步的终端显示内容可以不完全相同的问题，同时屏蔽了全息金字塔6不适合展示的内容(如VR显示内容中的UI部分)，提升了全息金字塔6的展示效果。
所述步骤5中，对渲染目标3D模型的4个不同侧面后得到的图像以Outi＝Averagei+(Ini-Averagei)*(1+percent)进行每张图像的对比度调整，其中，其中Ini表示第i张图像中的原始像素点的亮度，Averagei表示第i张图像的平均亮度，Outi表示第i张图像调整后的亮度，percent为调整参数，-1≤percent≤1；将对比度调整后的渲染内容显示在全息显示屏的上下左右四个位置，再通过全息金字塔6的4个面分别对应全息显示屏的上下左右反射展现目标3D模型。
所述步骤5中，对渲染目标3D模型的4个不同侧面后得到的图像进行每张图像的对比度增强，Outi＝Averagei+(Ini-Averagei)*(|Ini-Averagei|)*(1+percent)；将对比度增强后的渲染内容显示在全息显示屏的上下左右四个位置，再通过全息金字塔6的4个面分别对应全息显示屏的上下左右反射展现目标3D模型。
所述Averagei为150。
本发明中，对渲染目标3D模型的4个不同侧面后得到的图像以Outi＝Averagei+(Ini-Averagei)*(1+percent)进行每张图像的对比度调整，可以更适合全息金字塔6的反射显示。
本发明中，对渲染目标3D模型的4个不同侧面后得到的图像进行每张图像的对比度增强，Outi＝Averagei+(Ini-Averagei)*(|Ini-Averagei|)*(1+percent)，对图像运用修改后的公式增强对比度使之更适合全息金字塔6的反射显示，将增强过对比度的图像内容显示在全息显示屏的上下左右四个位置，再通过全息金字塔6的4个面分别对应全息显示屏的上下左右反射展现给观看者，增强了画面感，显示更优。
本发明中，一般情况下，将Averagei设定为固定值150，此值为针对目前市场上大部分全息膜的最佳值，同时省去了每一帧画面计算平均亮度的计算量。
所述步骤1中，交互功能指切换展示内容中的3D模型、切换背景音乐、触发展示内容中的3D模型的动作变化、切换展示内容中的3D模型的颜色。
本发明中，交互功能指切换展示内容中的3D模型、切换背景音乐、触发展示内容中的3D模型的动作变化、切换展示内容中的3D模型的颜色，用户在VR设备1里作交互操作时，全息设备2里也会实时同步响应用户的操作，展示内容也会相应的变换，达到了全息设备2展示的内容由VR用户控制的效果。
本发明中，交互功能可以通过计算机程序完成，本领域技术人员可以依据对技术的理解完成设置。
本发明解决了现有技术中，VR设备1和全息设备2都是相互独立的，而导致的没有将二者结合到一起同步展示，更没有同步响应用户操作的互动功能，目前市场上的全息展示内容都是制作好的视频，内容固定不可交互，无法响应用户的操作的问题，通过将VR设备1和全息设备2分别连接至PC主机3，由VR设备1的VR图像信号输出口和VR图像信号输入口、全息设备2的全息图像信号输出口和全息图像信号输入口完成图像信息在局域网中的交互；通过用户执行VR设备1上的可执行程序后会自动与PC主机3建立关联，之后执行全息设备2上的可执行程序，与PC主机3建立网络连接，连接成功后全息设备2即会出现相应的物体图像，用户戴上VR设备1后操作以体验和控制VR设备1的显示内容，同时操作信息会实时发送给全息设备2，全息设备2收到VR设备1的操作信息后执行相应的操作来控制全息设备2显示内容；本发明同时屏蔽了全息设备2中部分不适合展示的内容，提升了全息设备2的展示效果。本发明的全息设备2可以同步展示用户在VR设备1中正在体验的内容，内容可以交互，即时响应用户的操作，多角度展示内容，使得其他观看用户可以观看被展示物的多个面，展示内容可实时由VR设备1控制全息设备2变换动作，全息设备2展示的内容无需制作视频内容，可通过替换程序中的目标3D模型来更换展示主体内容，节约了内容制作时间和成本。

Claims (5)

1.一种VR全息一体同步交互展示系统的控制方法，其特征在于：
所述系统包括VR设备和全息设备，所述VR设备和全息设备分别连接至第一PC主机，所述全息设备连接至第二PC主机；
所述控制方法包括以下步骤：
步骤1：在第一PC主机上制作目标3D模型；
步骤2：在第一PC主机上导入制作好的目标3D模型，替换VR设备上展示的初始3D模型，设置VR设备和全息设备间相应的交互功能；在第二PC主机上调整全息设备中目标3D模型渲染的内容，屏蔽目标3D模型外侧图像内容所在层级；
步骤3：分别生成VR设备和全息设备上的可执行程序，分别安装到VR设备和全息设备上；
步骤4：用户执行VR设备上的可执行程序，VR设备与第一PC主机接通，VR图像信号输出口和VR图像信号输入口开始输出和输入图像信号；执行全息设备上的可执行程序，在全息设备上与第一PC主机接通并建立网络连接，全息图像信号输出口和全息图像信号输入口开始输出和输入图像信号；
步骤5：全息设备展示与VR设备内容一样的目标3D模型，同时分别渲染此目标3D模型的4个不同侧面，并将渲染内容显示在全息显示屏的上下左右四个位置，再通过全息金字塔的4个面分别对应全息显示屏的上下左右反射展现目标3D模型；
步骤6：用户操作VR设备，输出相应的图像信息至第一PC主机，全息设备通过局域网获得任一切换操作所对应的UDP消息，并在全息设备执行相应的切换。
2.根据权利要求1所述的VR全息一体同步交互展示系统的控制方法，其特征在于：所述步骤5中，对渲染目标3D模型的4个不同侧面后得到的图像以Outi＝Averagei+(Ini-Averagei)*(1+percent)进行每张图像的对比度调整，其中，其中Ini表示第i张图像中的原始像素点的亮度，Averagei表示第i张图像的平均亮度，Outi表示第i张图像调整后的亮度，percent为调整参数，-1≤percent≤1；将对比度调整后的渲染内容显示在全息显示屏的上下左右四个位置，再通过全息金字塔的4个面分别对应全息显示屏的上下左右反射展现目标3D模型。
3.根据权利要求2所述的VR全息一体同步交互展示系统的控制方法，其特征在于：所述步骤5中，对渲染目标3D模型的4个不同侧面后得到的图像进行每张图像的对比度增强，Outi＝Averagei+(Ini-Averagei)*(|Ini-Averagei|)*(1+percent)；将对比度增强后的渲染内容显示在全息显示屏的上下左右四个位置，再通过全息金字塔的4个面分别对应全息显示屏的上下左右反射展现目标3D模型。
4.根据权利要求3所述的VR全息一体同步交互展示系统的控制方法，其特征在于：所述Averagei为150。
5.根据权利要求1所述的VR全息一体同步交互展示系统的控制方法，其特征在于：所述步骤1中，交互功能指切换展示内容中的3D模型、切换背景音乐、触发展示内容中的3D模型的动作变化、切换展示内容中的3D模型的颜色。
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