一种基于红外光学动作捕捉的VR沉浸式穿戴系统的制作方法

一种基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴系统
【技术领域】
1.本发明涉及分布式作战仿真和虚拟现实技术领域，尤其涉及一种基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴系统。

背景技术：

2.在传统计算机使用场景中，常用的输入设备一般为键盘、鼠标和麦克风，输出设备一般为显示器、音响，随着虚拟现实技术的发展，为提高用户在虚拟场景中的沉浸式体验，对用户与虚拟场景的交互方式提出了新的需求。例如以下五种交互设备：
3.一、通过vr眼镜输出虚拟场景画面，利用vr眼镜左右两个镜片分别渲染两个画面，两个画面叠加后使用户拥有置身于虚拟场景的沉浸式体验。
4.二、通过基于红外光学动作捕捉系统采集用户的全身姿态动作(比如下蹲、卧倒、匍匐、跳、踢、抛、投、击打等)并还原到虚拟场景中，使用户的真实移动可1:1映射到使其他用户通过虚拟场景真实、准确地观察被采集用户的姿态动作，也可使用户通过身体动作拟真地与虚拟场景中的物体交互，比如拉拽、推动等；
5.三、通过动作捕捉手套采集用户的手势，比如单手表示数字一到十，基本还原用户的常见手部动作，满足用户与虚拟场景的交互需求，例如抓取、点击等；
6.四、通过穿戴受力反馈震动模块，使用户感受到前胸、后背、两侧手臂、两侧大腿的震动，以提高相应身体部位在虚拟场景中受伤、被触碰等情形时的沉浸感；
7.五、通过立体声耳机与语音通话控制器进行音频信息交互，立体声耳机可使用户感受到声音的方向和距离，使用户对虚拟场景的感受更加真切，使用语音通话控制器可切换语音频道、触发语音输入；
8.六、通过拟真的手雷触发器增强投掷装备交互的沉浸感。
9.故目前不能满足用户的动作交互、视觉、听觉和触觉等全方位的沉浸式体验。
10.因此，有必要研究一种基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴系统来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现要素：

11.有鉴于此，本发明提供了一种基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴系统，在虚拟环境中还原用户的全身姿态动作和手势，使用户沉浸式体验虚拟环境中的振动、声音和画面等内容。
12.一方面，本发明提供一种基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴系统，包括：
13.背负式计算机和沉浸式战术设备；
14.所述沉浸式战术设备与所述背负式计算机通讯连接；
15.所述沉浸式战术设备包括：
16.穿戴式vr设备，用于反馈战术虚拟现场的图像信息、声音信息和振动信息；
17.红外模拟设备，用于接收用户的动作；
18.控制设备，分别与所述穿戴式vr设备和所述红外红外模拟设备电连接；
19.所述控制设备通过所述穿戴式vr设备实时反馈战术虚拟现场的图像信息、声音信息和振动信息，当进入交互环节时，通过所述红外模拟设备接收用户的动作，将所述动作反馈给所述背负式计算机；所述背负式计算机基于所述动作确定所述穿戴式vr设备需反馈给用户的图像信息、声音信息和振动信息，并生成穿戴式vr设备的控制信息；所述背负式计算机将所述控制信息发送至所述控制设备；所述控制设备对所述穿戴式vr设备执行所述控制信息。
20.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述穿戴式vr设备包括：
21.战术背心主体，包覆于胸前和背后，用于实时反馈战术虚拟现场的振动信息；
22.vr头盔，佩戴在头部，用于实时反馈战术虚拟现场的图像信息和声音信息；
23.vr手套，佩戴在手部，用于实时反馈战术虚拟现场的振动信息。
24.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述穿戴式vr设备还包括：
25.动作捕捉鞋套，通过勾面魔术贴搭载红外模拟设备，所述动作捕捉鞋套固定在脚腕上；
26.绑带式动作捕捉战术护肘，内层为布料和海绵材质，外层为塑料材质的定型硬质板，红外模拟设备固定在硬质板上，所述绑带式动作捕捉战术护肘固定在肘关节处；
27.搭扣式动作捕捉战术护膝，内层为布料和海绵材质，外层为塑料材质的定型硬质板，红外模拟设备固定在硬质板上，所述搭扣式动作捕捉战术护膝固定在膝关节处。
28.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述战术背心上装载受力反馈震动模块、手雷触发器和手触发器，同时还设计有背负式计算机固定位和背负式计算机电池的挂包，所述语音通话控制器连接vr头盔，所述反馈震动模块、手雷触发器和手触发器均与控制设备连接，所述背负式计算机固定位用于放置背负式计算机，所述背负式计算机电池的挂包用于放置背负式计算机的电池。
29.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述vr头盔包括头盔本体、vr眼镜和语音装备，所述vr眼镜设置在头盔本体正前方，所述语音装备固定在vr眼镜上，所述vr眼镜用于反馈战术虚拟现场的图像信息，所述语音装备用于反馈战术虚拟现场的声音信息。
30.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述红外模拟设备由若干红外反光球组成，其中全身姿态动作由战术背心上的至少11红外反光球、左右战术护肘上的至少4个红外反光球、左右护膝上的至少4个红外感光球、左右动作捕捉鞋套上的至少8个红外反光球和头上的至少5个红外反光球作为标记点采集，通过虚拟现实主系统运算后还原到背负式计算机和虚拟现实主系统的虚拟现实场景。
31.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述控制设备包括但不限于微处理器。
32.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述受力反馈震动模块用于通过振动反馈虚拟现实场景中的中弹和触碰情形。
33.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述沉浸式
战术设备还包括语音通话控制器，所述语音通话控制器设置在vr眼镜上，所述语音通话控制器包括语音输入单元和语音输出单元，用于输入和输出通讯信息,所述语音输出单元和语音装备连接。
34.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述背负式计算机的接口均为航空插口，用于数据稳定通畅和保证供电稳定不断流；所述背负式计算机在机体四个角均设计有橡胶材质的包角。
35.与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
36.本发明解决了在背负式计算机的虚拟现实场景中科学合理地还原穿戴人员的全身姿态动作、手势，感受场景中的振动反馈，收发语音信息，以及携带随身仿真手和手雷触发器，并清晰流畅地将虚拟场景输出到vr眼镜中，使用户获得动作交互、视觉、听觉和触觉等全方位的沉浸式体验。
37.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
38.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
39.图1是一种基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴系统战术背心正面图；
40.图2是一种基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴系统战术背心背面图；
41.图3是背负式计算机固定位置功能示意图；
42.图4是搭扣式动作捕捉战术护膝展开和搭扣完成示意图；
43.图5是绑带式动作捕捉战术护肘展开和粘贴完成示意图；
44.图6是背负式计算机顶部接口示意图；
45.图7是背负式计算机底部接口示意图；
46.图8是语音通话控制器示意图；
47.图9是手雷触发器示意图；
48.图10是受力反馈震动模块示意图；
49.图11是星型线缆示意图；
50.图12是动作捕捉手套示意图；
51.图13是手套示意图；
52.图14是大中小三种小模块挂包示意图；
53.图15是背负式计算机电池示意图；
54.图16是动作捕捉鞋套正面和反面示意图；
55.图17是vr眼镜以及vr眼镜与背负式计算机连接方式示意图；
56.图18是一种基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴系统整体示意图。
【具体实施方式】
57.为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
58.应当明确，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。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
59.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
60.本发明提供一种基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴系统，包括
61.背负式计算机和沉浸式战术设备；
62.所述沉浸式战术设备与所述背负式计算机通讯连接；
63.所述沉浸式战术设备包括：
64.穿戴式vr设备，用于反馈战术虚拟现场的图像信息、声音信息和振动信息；
65.红外模拟设备，用于接收用户的动作；
66.控制设备，分别与所述穿戴式vr设备和所述红外红外模拟设备电连接；
67.所述控制设备通过所述穿戴式vr设备实时反馈战术虚拟现场的图像信息、声音信息和振动信息，当进入交互环节时，通过所述红外模拟设备接收用户的动作，将所述动作反馈给所述背负式计算机；所述背负式计算机基于所述动作确定所述穿戴式vr设备需反馈给用户的图像信息、声音信息和振动信息，并生成穿戴式vr设备的控制信息；所述背负式计算机将所述控制信息发送至所述控制设备；所述控制设备对所述穿戴式vr设备执行所述控制信息。
68.如图18所示，所述穿戴式vr设备包括：
69.战术背心主体，包覆于胸前和背后，用于实时反馈战术虚拟现场的振动信息；
70.vr头盔，佩戴在头部，用于实时反馈战术虚拟现场的图像信息和声音信息；
71.vr手套，佩戴在手部，用于实时反馈战术虚拟现场的振动信息。
72.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述穿戴式vr设备还包括：
73.动作捕捉鞋套，通过勾面魔术贴搭载红外模拟设备，所述动作捕捉鞋套固定在脚腕上；
74.绑带式动作捕捉战术护肘，内层为布料和海绵材质，外层为塑料材质的定型硬质板，红外模拟设备固定在硬质板上，所述绑带式动作捕捉战术护肘固定在肘关节处；
75.搭扣式动作捕捉战术护膝，内层为布料和海绵材质，外层为塑料材质的定型硬质板，红外模拟设备固定在硬质板上，所述搭扣式动作捕捉战术护膝固定在膝关节处。
76.所述战术背心上装载受力反馈震动模块、手雷触发器和手触发器，同时还设计有背负式计算机固定位和背负式计算机电池的挂包，所述语音通话控制器连接vr头盔，所述反馈震动模块、手雷触发器和手触发器均与控制设备连接，如图7和图8所示，所述背负式计算机固定位用于放置背负式计算机，所述背负式计算机电池的挂包用于放置背负式计算机的电池。
77.所述vr头盔包括头盔本体、vr眼镜和语音装备，所述vr眼镜设置在头盔本体正前方，所述语音装备固定在vr眼镜上，所述vr眼镜用于反馈战术虚拟现场的图像信息，所述语音装备用于反馈战术虚拟现场的声音信息。
78.所述红外模拟设备由若干红外反光球组成，其中全身姿态动作由战术背心上的至少11红外反光球、左右战术护肘上的至少4个红外反光球、左右护膝上的至少4个红外感光球、左右动作捕捉鞋套上的至少8个红外反光球和头上的至少5个红外反光球作为标记点采集，通过虚拟现实主系统运算后还原到背负式计算机和虚拟现实主系统的虚拟现实场景。
79.所述控制设备包括但不限于微处理器。所述受力反馈震动模块用于通过振动反馈虚拟现实场景中的中弹和触碰情形。
80.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述沉浸式战术设备还包括语音通话控制器，所述语音通话控制器设置在vr眼镜上，所述语音通话控制器包括语音输入单元和语音输出单元，用于输入和输出通讯信息,所述语音输出单元和语音装备连接。所述背负式计算机的接口均为航空插口，用于数据稳定通畅和保证供电稳定不断流；所述背负式计算机在机体四个角均设计有橡胶材质的包角。
81.本发明原理如下：
82.本发明使用1套主体战术背心、1台背负式计算机、1副绑带式动作捕捉战术护肘、1副搭扣式动作捕捉战术护膝、1双动作捕捉鞋套和一个手套，使用户获得动作交互、视觉、听觉和触觉等全方位的沉浸式体验。
83.战术背心采用迷彩牛津布制作，前胸部分布料采用迷彩牛津布和模块化轻量负载装备带设计，挂载小模块挂包增加前胸装载能力，右大腿预留有手套挂袋；贴背部分采用多层设计，由透气网布、缓冲垫、定型背板和迷彩牛津布四部分组成，保证舒适度的前提下，高度还原真实的迷彩背心设计，前胸与后背连接处采用u型口设计，方便穿戴与平衡前后负重。
84.背负式计算机的各种接口都是航空插口，保证数据联通稳定通畅，保证供电稳定不断流；背负式计算机四个角都设计有橡胶材质的包角作为保护，增强背负式计算机的抗跌落能力。
85.绑带式动作捕捉战术护肘内层为布料和海绵材质，保证穿戴的舒适度，外层为塑料材质的定型硬质板，两个红外反光球固定在硬纸板的上方和侧方作为动作捕捉系统的标记点。
86.搭扣式动作捕捉战术护膝内层为布料和海绵材质，保证穿戴的舒适度，外层为塑料材质的定型硬质板，两个红外反光球固定在硬纸板的上方和下方作为动作捕捉系统的标记点。
87.动作捕捉鞋套采用毛面魔术贴材质，通过勾面魔术贴搭载的红外反光球在单脚鞋面上放置4个红外反光球，鞋套反面有一条弹力绑带可将鞋套固定在脚背上，将带有勾面魔术贴的弹力绑带贴合在毛面处，可将鞋套固定在脚腕上。
88.手套一侧有2条连接着勾面魔术贴的弹力绑带，绕过大腿后可固定在另一侧的毛面魔术贴上，手套上方有固定挂带，可通过锁扣公头调节长短以适应不同身材的穿戴人员，将锁扣公头穿过战术背心上的挂带后与锁扣母头锁紧。
89.本发明实现用户穿戴上述设备后在背负式计算机的虚拟现实场景中科学合理地还原穿戴人员的全身姿态动作、手势，感受场景中的振动反馈，收发语音信息，以及通过携带的仿真手和手雷触发器提高与虚拟现实场景的交互沉浸感，并清晰流畅地将虚拟场景输出到vr眼镜中。其中：
90.全身姿态动作由战术背心上的11红外反光球、左右战术护肘上的4个红外反光球、左右护膝上的4个红外感光球、左右动作捕捉鞋套上的8个红外反光球和头上的5个红外反光球作为标记点采集，通过虚拟现实主系统运算后还原到背负式计算机和虚拟现实主系统的虚拟现实场景中。
91.手势由通过星型线缆连接到背负式计算机的动作捕捉手套采集，并通过背负式计算机上的动作捕捉手套软件还原到背负式计算机的虚拟现实场景，并上传到虚拟现实主系统的虚拟现实场景中。
92.震动反馈由虚拟现实场景中的中弹、触碰等情形触发，并由背负式计算机的受力反馈软件通过星型线缆将震动信号传递到相应的受力反馈震动模块触发震动。
93.接收语音信息通过vr眼镜上佩戴的立体声耳机听取，并由通过星型线缆连接到背负式计算机的语音通话控制器上的3个按钮选择通话频道，由vr眼镜上的麦克风采集语音。
94.手雷触发器通过星型线缆连接到背负式计算机，向背负式计算机上的虚拟场景中传递由单击手雷触发器顶端的按键触发的信号，实现对虚拟装备的控制。
95.战术背心采用迷彩牛津布制作，前胸部分布料采用迷彩牛津布和模块化轻量负载装备带设计，挂载小模块挂包增加前胸装载能力，右大腿预留有手套挂袋；贴背部分采用多层设计，由透气网布、缓冲垫、定型背板和迷彩牛津布四部分组成，保证舒适度的前提下，高度还原真实的迷彩背心设计。战术背心主体上装载6个受力反馈震动模块，1个手雷触发器，1个语音通话控制器，11个红外反光球，设计有背负式计算机固定位，2个背负式计算机电池的挂包，1副动作捕捉手套。
96.如图3所示，计算机固定位上的所有绑带都未固定时，可轻松地将背负式计算机的四个角放入4个牛津布制作的包角中，再将上方勾面魔术贴绑带与毛面魔术贴绑带贴合，将左侧勾面魔术贴穿过搭扣后与毛面魔术贴贴合，将右侧勾面魔术贴穿过搭扣后与毛面魔术贴贴合，将中间勾面魔术贴绑带与毛面魔术贴绑带贴合，即可将背负式计算机稳定可靠地固定。
97.实施例1：
98.一种基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴设备，包括1套主体战术背心(如图1所示)、1台vr眼镜(如图17所示)，1副绑带式动作捕捉战术护肘(如图5所示)，1副搭扣式动作捕捉战术护膝(如图4所示)，1双动作捕捉鞋套(如图16所示)，一个手套(如图13所示)。主体战术背心采用迷彩牛津布制作，前胸部分115布料采用迷彩牛津布和模块化轻量负载装备带013设计，挂载小模块挂包增加前胸装载能力，右大腿预留有手套1008挂袋015；贴背部分117采用多层设计，由透气网布、缓冲垫、定型背板和迷彩牛津布四部分组成，保证舒适度的前提下，高度还原真实的迷彩背心设计。战术背心主体上装载6个受力反馈震动模块001、002、003、004、005和006，1个手雷触发器011，1个语音通话控制器012，11个红外反光球014，设计有背负式计算机固定位009，2个背负式计算机电池的挂包007、008，1副动作捕捉手套如图12所示。除电池外的模块，使用一根星型线缆如图11所示进行连接，用于统一供电和信号交互。星型线缆节点901被后背的固定绑带016固定，一端有航空插头903，穿过后背的固定绑带016后与背负式计算机的航空插口接口406连接，星型线缆节点901另一端有四根线缆904、905、906和907分别向四肢扩展。左手臂线缆904从绑带016穿出后进入被左侧肩部魔术贴019压在下方，左手臂线缆904的节点908从左侧肩部魔术贴019穿出后左肩
上的弹力绑带021固定，节点908延伸出四根线缆，分别为从左肩上的弹力绑带021穿出后连接手雷触发器接口702的线缆910，从左肩上的弹力绑带021穿出后连接语音通话控制器接口607的线缆912，从左肩上的弹力绑带021穿出后连接前胸受力反馈震动模块005的线缆913，以及弹簧线914用于适应不同身高体型的用户；弹簧线914从左肩上的弹力绑带021反向穿出后穿过左手臂的弹力绑带020将节点917固定，弹簧线914的节点917上有两根线缆，分别是连接左手臂受力反馈震动模块004的线缆918，和连接左手动作捕捉手套压片接口925的线缆920，线缆920穿过左手臂的弹力绑带020后沿着手臂延伸至手掌穿戴的动作捕捉手套，在左手肘处被勾面魔术贴307、308和毛面魔术贴305、306固定，手套和线缆使用压片进行连接，保证连接的稳定性、增强整体的可维修性；在右手臂线缆906从绑带016穿出后的节点909上有两根线缆，分别为连接后背受力反馈震动模块006的线缆911，和一根弹簧线915用于适应不同身高体型的用户。弹簧线915从绑带016穿出后被右侧肩部魔术贴017压住固定，弹簧线915上的节点916穿入右手臂的弹力绑带018固定，弹簧线915上的节点916有两根线缆，分别是连接右手臂受力反馈震动模块003的线缆919，和连接右手动作捕捉手套压片接口926的线缆921，线缆921穿过右手臂的弹力绑带018后沿着手臂延伸至手掌穿戴的动作捕捉手套，在右手肘处被勾面魔术贴307、308和毛面魔术贴305、306固定，手套和线缆使用压片进行连接，保证连接的稳定性、增强整体的可维修性；左腿线缆905穿过绑带016后穿过左肩魔术贴019，从左肩魔术贴019穿出后绕到战术背心前胸贴胸一侧通过一系列固定绑带扣118固定，线缆留有余量长度，末端的插口922连接左腿受力反馈震动模块001，用户可以预先调节其长度，适应不同的用户的穿戴需求；如图14和图15所示，右腿线缆907穿过绑带016后穿过右肩魔术贴017，从右肩魔术贴017穿出后绕到战术背心前胸贴胸一侧通过一系列固定绑带扣119固定，线缆留有余量长度，末端的插口923连接右腿受力反馈震动模块002，用户可以预先调节其长度，适应不同的用户的穿戴需求。穿戴本专利描述的基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴设备的战术背心时，将头部伸入战术背心的u型洞口116中，保证战术背心前胸部分115紧贴前胸，贴背部分117紧贴后背，将左侧背负式计算机电池007背后的勾面魔术贴112拉向腰间的毛面魔术贴113完成固定，将右侧背负式计算机电池008背后的勾面魔术贴111拉向腰间的毛面魔术贴114完成固定，将锁扣公头109与锁扣母头110完成扣锁，通过魔术贴与锁扣方式使战术背心贴身牢靠地固定，对不同身材的穿戴人员都很很好的适应性；将勾带弹力的勾面魔术贴106绕过左手臂后与毛面魔术贴107贴合，使左手受力反馈震动模块004固定到左手臂；将带弹力的勾面魔术贴105绕过右手臂后与毛面魔术贴108贴合，使右手受力反馈震动模块003固定到右手臂；将带弹力的勾面魔术贴102绕过左腿与毛面魔术贴103贴合，使左腿受力反馈震动模块001固定到左腿；将带弹力的勾面魔术贴101绕过右腿后与毛面魔术贴104贴合，使右手受力反馈震动模块002固定到右腿；胸前模块化轻量负载装备带013设计用于配合挂包1101、1102和1103挂载随身小型设备，方便取放，挂包均采用迷彩牛津布制作，强度可靠、耐磨，挂包合理布局，在达到使用功能的前提下，不对用户动作时产生约束感。手套1008有2条连接着勾面魔术贴的弹力绑带1001和1002，绕过大腿后可固定在毛面魔术贴1003上，牛津布材质手套固定挂带1004可通过锁扣公头1005调节长短以适应不同身材的穿戴人员，将锁扣公头1005穿过挂带015后与锁扣母头1006锁紧。受力反馈震动模块如图10所示，壳体采用abs工程塑料注塑加工，有通电指示灯802，采用内置接口801连接线缆组件，增强连接稳定性；在保证其机械性能的同时，
最大程度的进行小型化、轻量化设计。手雷触发器如图9所示，壳体采用增强尼龙材料加工，上壳下壳采用卡扣式设计，有一个触发按钮701，以及一个线缆接口702。语音通话控制器壳体采用abs工程塑料cnc加工制成，壳体采用内凹的异型设计，增强外置航插接口连接稳定性，设有3个通话按键601、602和603，即侧视图的604、605和606，以及与星型线缆，如图11所示的线缆911连接的接口607，通过合理布局及打样，优化人机环设计，设备整体小巧、轻盈、使用方便快捷。红外反光球014固定位置采用宽毛面设计，采用魔术贴粘接设计，针对不同用户，增加可调节性；具有可维修性。固定位009上的所有绑带都未固定时，可轻松地将背负式计算机的四个角503、504、505和506放入4个牛津布制作的包角014、015、016和017中，再将勾面魔术贴绑带018与毛面魔术贴绑带019贴合，将勾面魔术贴020穿过搭扣024后与毛面魔术贴021贴合，将勾面魔术贴绑带023与毛面魔术贴绑带022贴合，即可将背负式计算机稳定可靠地固定。背负式计算机电池的挂包007、008采用牛津布制作，强度可靠、耐磨，可装入背负式计算机电池1201，左右两块电池通过航空插头1202分别连接背负式计算机底部左边航空插口接口501和右边航空插口接口502供电。动作捕捉手套(如图12所示)左右手分别有4个红外反光球927和928等，分别有一个压片接口925和926，与星型线缆的线缆921和920连接即可供电和信号传输。在vr眼镜上有5个红外反光球1403，用来在全身动作捕捉系统中定位穿戴人员头部的位置，有2个立体声耳机1401和1402，1个麦克风1404，穿戴人员可通过麦克风和立体声耳机实现音频信息的接收和采集，vr眼镜通过高清线缆1405延伸至1406与背负式计算机连接，高清线缆过长的部分缠绕成圈后两端分别被魔术贴绑带扣023和魔术贴绑带扣024固定，高清线缆1406末端分流为3根线缆，分别为2根usb协议的线缆1408和1409，线缆1408连接航空插头1411与背负式计算机的usb协议的航空插口接口405连接，实现vr眼镜的usb数据传输；线缆1409连接航空插头1412与背负式计算机的usb协议的航空插口接口407连接，给vr眼镜供电；另1根线缆为hdmi高清协议线缆1407连接航空插头1410与背负式计算机的hdmi高清协议航空插口接口404连接，实现vr眼镜的hdmi数据传输。在绑带式动作捕捉战术护肘(如图5所示)上有2个红外光学标记反光点311和312，战术护肘的2条弹力绑带拥有毛面魔术贴305和306,将勾面魔术贴307和308绕过手肘后穿过挂扣301和302后可根据松紧程度与毛面魔术贴305和306贴合，即勾面魔术贴309和310穿过挂扣303和304后贴合的状态，即可将战术护肘固定在肘部。在搭扣式动作捕捉战术护膝(如图4所示)上有2个红外光学标记反光点205和206，即扣紧状态下的207和208，战术护膝的弹力绑带有毛面魔术贴213和214，配合勾面魔术贴215和216可自由调节松紧程度，将挂扣209和210绕过膝盖后搭扣在挂钩201和202上即可将战术护膝固定在膝盖上，挂扣211与挂钩211以及挂扣212与挂钩204扣紧。动作捕捉鞋套图16采用毛面魔术贴材质，通过勾面魔术贴搭载的红外反光球1301在单脚鞋面上放置4个红外反光球，鞋套反面有一条弹力绑带1306用来将鞋套固定在脚背上，将带有勾面魔术贴的弹力绑带1304贴合在毛面1305处，将鞋套固定在脚腕上。
99.本发明涉及的基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴设备，用户穿戴后将背负式计算机通过wifi无线网络加入虚拟现实主系统，在单人模式下与虚拟现实主系统的场景交互，也可在多人模式下与同时加入的其他用户交互，尤其可应用在与虚拟现实技术结合的“人在环”分布式作战仿真领域。将背负式计算机、计算机电池、vr眼镜、立体声耳机、语音通话控制器、手雷触发器、受力反馈震动模块、红外光学标记反光点和战术背心集成为一套穿戴设备，采用人体工学设计合理分散整体负重，各个模块布线合理、安装稳定不易脱落，保
证穿戴用户的使用便携性和安全性，增强用户对虚拟现实场景的的沉浸感。
100.以上对本技术实施例所提供的一种基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴系统，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。
101.如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本技术的一般原则为目的，并非用以限定本技术的范围。本技术的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
102.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
103.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
104.上述说明示出并描述了本技术的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本技术并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求书的保护范围内。

技术特征：

1.一种基于红外光学动作捕捉的vr沉浸式穿戴系统，其特征在于，包括：背负式计算机和沉浸式战术设备；所述沉浸式战术设备与所述背负式计算机通讯连接；所述沉浸式战术设备包括：穿戴式vr设备，用于反馈战术虚拟现场的图像信息、声音信息和振动信息；红外模拟设备，用于接收用户的动作；控制设备，分别与所述穿戴式vr设备和所述红外红外模拟设备电连接；所述控制设备通过所述穿戴式vr设备实时反馈战术虚拟现场的图像信息、声音信息和振动信息，当进入交互环节时，通过所述红外模拟设备接收用户的动作，将所述动作反馈给所述背负式计算机；所述背负式计算机基于所述动作确定所述穿戴式vr设备需反馈给用户的图像信息、声音信息和振动信息，并生成穿戴式vr设备的控制信息；所述背负式计算机将所述控制信息发送至所述控制设备；所述控制设备对所述穿戴式vr设备执行所述控制信息。2.如权利要求1所述的vr沉浸式穿戴系统，其特征在于，所述穿戴式vr设备包括：战术背心主体，包覆于胸前和背后，用于实时反馈战术虚拟现场的振动信息；vr头盔，佩戴在头部，用于实时反馈战术虚拟现场的图像信息和声音信息；vr手套，佩戴在手部，用于实时反馈战术虚拟现场的振动信息。3.如权利要求2所述的vr沉浸式穿戴系统，其特征在于，所述穿戴式vr设备还包括：动作捕捉鞋套，通过勾面魔术贴搭载红外模拟设备，所述动作捕捉鞋套固定在脚腕上；绑带式动作捕捉战术护肘，内层为布料和海绵材质，外层为塑料材质的定型硬质板，红外模拟设备固定在硬质板上，所述绑带式动作捕捉战术护肘固定在肘关节处；搭扣式动作捕捉战术护膝，内层为布料和海绵材质，外层为塑料材质的定型硬质板，红外模拟设备固定在硬质板上，所述搭扣式动作捕捉战术护膝固定在膝关节处。4.如权利要求3所述的vr沉浸式穿戴系统，其特征在于，所述战术背心上设有受力反馈震动模块、手雷触发器和手触发器，同时还设计有背负式计算机固定位和背负式计算机电池的挂包，所述反馈震动模块、手雷触发器和手触发器均与控制设备连接，所述背负式计算机固定位用于放置背负式计算机，所述背负式计算机电池的挂包用于放置背负式计算机的电池。5.如权利要求4所述的vr沉浸式穿戴系统，其特征在于，所述vr头盔包括头盔本体、vr眼镜和语音装备，所述vr眼镜设置在头盔本体正前方，所述语音装备固定在vr眼镜上，所述vr眼镜用于反馈战术虚拟现场的图像信息，所述语音装备用于反馈战术虚拟现场的声音信息。6.如权利要求5所述的vr沉浸式穿戴系统，其特征在于，所述红外模拟设备由若干红外反光球组成，其中全身姿态动作由战术背心上的至少11红外反光球、左右战术护肘上的至少4个红外反光球、左右护膝上的至少4个红外感光球、左右动作捕捉鞋套上的至少8个红外反光球和头上的至少5个红外反光球作为标记点采集，通过虚拟现实主系统运算后还原到背负式计算机和虚拟现实主系统的虚拟现实场景。7.如权利要求6所述的vr沉浸式穿戴系统，其特征在于，所述控制设备包括但不限于微处理器。
8.如权利要求7所述的vr沉浸式穿戴系统，其特征在于，所述受力反馈震动模块用于通过振动反馈虚拟现实场景中的中弹和触碰情形。9.如权利要求5所述的vr沉浸式穿戴系统，其特征在于，所述沉浸式战术设备还包括语音通话控制器，所述语音通话控制器设置在vr眼镜上，所述语音通话控制器包括语音输入单元和语音输出单元，用于输入和输出通讯信息,所述语音输出单元和语音装备连接。10.如权利要求1所述的vr沉浸式穿戴系统，其特征在于，所述背负式计算机的接口均为航空插口，用于数据稳定通畅和保证供电稳定不断流；所述背负式计算机在机体四个角均设计有橡胶材质的包角。

技术总结

本发明提供了一种基于红外光学动作捕捉的VR沉浸式穿戴系统，包括：背负式计算机和沉浸式战术设备；所述沉浸式战术设备与所述背负式计算机通讯连接；所述沉浸式战术设备包括：穿戴式VR设备，用于反馈战术虚拟现场的图像信息、声音信息和振动信息；红外模拟设备，用于接收用户的动作；控制设备，分别与所述穿戴式VR设备和所述红外红外模拟设备电连接；本发明在虚拟环境中还原用户的全身姿态动作和手势，使用户沉浸式体验虚拟环境中的振动、声音和画面等内容。等内容。等内容。