[发明专利]一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统

说明书

本发明提供了应用于虚拟交互领域的一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统，该系统通过在控制器投射的互动膜层上铺设与其虚拟按键对应的触感反馈垫，在进行互动操作时，手指套设触感感知套，当用户在点击按压虚拟按键时，感知硬杆嵌入至触感反馈垫上反馈片内，由于对按键点击按压是相对瞬时的过程，使触感反馈垫上的随动硬球快速朝向感知硬杆聚集并与其产生撞击，使手指明显感知一定的震动，进而实现对用户实现操作反馈，相较于现有技术的直接操作，有效避免重复操作或漏操作的情况发生，大幅度提高操作精度。

技术领域

本申请涉及虚拟交互领域，特别涉及一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统。

背景技术

随着人机交互的需求增加，更自然的交互方式也随之而来，手势识别控制技术凭借更符合人真实操作习惯受到广大消费者的关注。而手势识别技术的升级也能方便打通上下游关系，加大内容开发者创作空间，增加趣味性、便捷性使其交互方式得到更大提升。手势识别是基于计算机视觉和人工智能算法，对摄像机采集到的图像中用户手部区域进行检测和对其姿态进行估计，从而得到全自由度自然手势跟踪的技术。目前，该技术在实现上所依赖的底层技术与理论依据主要包括惯性理论、光学、生物表面肌电、毫米波雷达等几大类，基于手势识别技术的产品也有全包裹穿戴式、镂空式、无穿戴式等几种形态。

对于无穿戴式的交互，在实际操作交互时，难以得到被操作物的反馈，导致用户在操作时，难以把握操作度，容易出现重复操作，或者漏操作的情况发生，导致操作精度存在一定的缺陷。

发明内容

本申请目的在于在穿戴的虚拟互动时，为用户提供一定的操作反馈，进而提高操作精准度，相比现有技术提供一种无穿戴沉浸式虚拟空间交互系统，包括控制器，控制器内载入有计算机视觉模块，计算机视觉模块包括正向投射模块以及反向投射模块，正向投射模块投射出显示幕层，反向投射模块投射出互动幕层，在互动幕层上铺设触感反馈垫，触感反馈垫上分为多个触感单元，多个触感单元对应互动幕层上多个虚拟控制按键；触感反馈垫包括缓冲底层以及连接在缓冲底层上的外反馈层，外反馈层内底端设有多个均匀分布的反馈片，多个反馈片分别与多个触感单元相互对应，反馈片包括与外反馈层内顶端的反馈环以及多个阵列分布在反馈环外的随动硬球，随动硬球与外反馈层内顶端固定连接。

通过在控制器投射的互动膜层上铺设与其虚拟按键对应的触感反馈垫，在进行互动操作时，手指套设触感感知套，当用户在点击按压虚拟按键时，感知硬杆嵌入至触感反馈垫上反馈片内，由于对按键点击按压是相对瞬时的过程，使触感反馈垫上的随动硬球快速朝向感知硬杆聚集并与其产生撞击，使手指明显感知一定的震动，进而实现对用户实现操作反馈，相较于现有技术的直接操作，有效避免重复操作或漏操作的情况发生，大幅度提高操作精度。

进一步，外反馈层四周均为硬质硅胶材料制成，外反馈层上下端面均为弹性密封材料制成，使纵向整体不易坍塌，稳定性较强，同时在触感感知套按压触感反馈垫上触感单元时，外反馈层能随用户施加的力而形变，便于触感反馈的形成。

进一步，缓冲底层为内部饱和填充有纯净水的柔性密封层，当感知硬杆嵌入至反馈环内部后，缓冲底层可在底部对其产生一定的缓冲，使感知硬杆底部不易与截面面产生较大的硬性接触，进而有效保护用户手指，不易因硬性接触而产生不适，外反馈层内部饱和填充有空气，使触感反馈垫整体呈现一个鼓胀且易上下形变的结构，提高操作时用户的舒适度。

进一步，控制器外壳固定连接有收纳筒，收纳筒下端封口，且收纳筒上端开口，触感反馈垫成卷后与收纳筒相互匹配，收纳筒用于收纳触感反馈垫。

进一步，反馈环为硬质定型的环形结构，使按压时，其不易坍塌，有效保证在操作时，随动硬球能顺利与感知硬杆撞击，实现操作反馈，且反馈环上端面截面为半圆形结构，便于随动硬球随外反馈层嵌入反馈环内的形变而移动，同时保护用户的手指，使其操作时舒适度较高。

进一步，交互系统的交互方法包括以下步骤：

S1、开启控制器，使其在计算机视觉的技术支持下，投射出显示幕层以及互动幕层；