[发明专利]适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法及系统

说明书

本发明提供了一种适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法及系统，获取虚拟漫游场景数据；根据获取的虚拟漫游场景数据，得到漫游路径；将虚拟场景中的漫游路径分解为多段；将分段后的虚拟路径以最小化内能为目标依次映射为Bézier曲线；根据预设平滑约束条件，将相邻的曲线连接成连续平滑曲线，得到实际空间中的行走路径；本发明能够有效引导用户远离跟踪区域的边界，极大的减少了系统重置用户的次数，有效的提高了导航速度和平滑度，减少了停顿感和感知失真，增强了用户的沉浸感。

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

VR(Virtual Reality，虚拟现实)的概念在20世纪80年代提出，虚拟现实是随着计算机技术发展，特别是高性能计算、计算机图形学和人机交互技术的发展，人类在模拟真实世界方向达到的最新境界。在当代VR技术中，虚拟漫游技术已经成为了如今的VR研究热点之一，而其研究目的就是如何让用户自然的在虚拟世界中移动，并在有限的物理空间中探索更大的虚拟空间。为了解决这一局限性，实现用自然行走的方式在小型物理空间漫游大型虚拟场景，近年来涌现出了大量的RDW(Redirected Walking，重定向行走)技术。

RDW的工作原理是交互地、无察觉地在用户周围旋转虚拟场景，从而在真实空间的运动和虚拟空间的感知之间引入微妙的差异。理论上来说，如果跟踪区域足够大，该方法可以使用户在现实中绕圈行走的同时，无限的沿着虚拟空间中的直线走。而自从RDW提出以来，越来越多的人关注于如何在避开跟踪区域内部障碍的同时引导用户进行无限的行走。

当前RDW技术仍然以下存在空白与缺陷：

1)对于大多数用户来说，他们为实现虚拟现实的环境所提供的跟踪设备和区域可能要小的多，所以将会出现空间局限性，用户会面临很多墙壁的碰撞和重置问题，这样用户在漫游导航过程中会产生严重的停顿感。

2)在RDW中，传统转向算法是引导用户在跟踪区域内不断朝向区域的中心点或者某几个目标点行走，而这样的结果是这导致用户将会以较高频率出现在实际空间的某些点或者区域中，如实际空间中的中心点位置；这种情况下该方法很难满足于多人同时漫游的情况，将会不可避免的发生用户间的碰撞。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法及系统，有效引导用户远离跟踪区域的边界，极大的减少了系统重置用户的次数，有效的提高了导航速度和平滑度，减少了停顿感和感知失真，增强了用户的沉浸感。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法。

一种适用于大规模虚拟现实重定向行走的映射方法，包括以下过程：

获取虚拟漫游场景数据；

根据获取的虚拟漫游场景数据，得到漫游路径；

将虚拟场景中的漫游路径分解为多段；

将分段后的虚拟路径以最小化内能为目标依次映射为Bézier曲线；

根据预设平滑约束条件，将相邻的曲线连接成连续平滑曲线，得到实际空间中的行走路径。

进一步的，根据获取的虚拟漫游场景数据，得到漫游路径，包括：

根据虚拟漫游场景数据建立Voronoi图，根据Voronoi边建立邻接矩阵，并建立一颗搜索树；选取漫游路径的起点和终点，在所建立的搜索树中，进行深度优先遍历，得到漫游的骨架路径；用线段连接起点和终点到骨架路径上，得到虚拟场景中的漫游路径。