[发明专利]一种采用沉浸式虚拟现实技术的真人射击游戏系统及实现方法

摘要

本发明涉及计算机图像技术领域，具体是一种采用沉浸式虚拟现实技术的真人射击类游戏系统。本发明采用虚拟现实技术根据现实空间定位信息实时渲染虚拟三维空间场景和虚拟玩家模型并在玩家的头戴式显示器的视频中显示。背包计算机接受头戴显示器上送来的现实场景图像，通过图像中的标识确定玩家坐标，头戴显示器确定玩家面部朝向，背包计算机计算空间定位信息并渲染虚拟画面。背包计算机从枪系统获取枪口定位信息判断是否命中，并在虚拟画面上渲染虚拟图像。系统服务器存储多个玩家数据，实现各玩家之间的通信与数据交换。本发明具有扩展能力强，模拟真实度高，大大增强了第一人称射击类游戏的娱乐性。

主权项

一种采用沉浸式虚拟现实技术的真人射击游戏系统，该系统包括：系统服务器、头戴式显示器、背包计算机、枪械系统、标识子系统，其特征在于，系统服务器中玩家数据存储模块存储游戏中所有玩家的生命值、现实空间坐标数据，并与背包计算机进行数据交互，背包计算机中的三维注册模块，接受并识别现实空间图像，确定玩家与图像标识之间的三维空间距离，获得玩家的现实空间坐标，背包计算机中的渲染模块，通过玩家面部朝向数据和现实空间坐标数据，得到玩家在虚拟空间中的虚拟坐标和面部角度，完成玩家在现实空间与虚拟空间中的同步视觉跟踪，背包计算机中的射中验证模块，接受扳机扣动消息和枪口空间定位数据，判断本次扣动扳机是否命中其他玩家，背包计算机中的标识数据存储模块，存储放置在现实空间所有标识的空间坐标，以及玩家编号与标识的对应关系；枪械系统中枪械角度数据模块，通过枪械系统内置的三轴陀螺仪获得枪口角度数据，枪械系统中数据手套定位模块获取数据手套与玩家之间的三维距离，当玩家按下扳机时，枪械系统中扳机传感器模块将枪口角度数据和三维距离封装进扳机扣动消息传送给背包计算机；头戴式显示器中面部朝向数据模块，通过内置三轴陀螺仪将玩家面部朝向数据传给摄像模块和旋转底座控制模块，旋转底座控制模块调整摄像头角度使摄像头保持垂直向上的指向，摄像模块获取真实场景的图像数据与玩家面部朝向数据，封装成画面帧消息并发送给背包计算机上，显示模块接受玩家背包计算机传来的渲染画面；标识子系统根据摄像机的视角以及室内空间高度确定标识间距离；所述确定玩家与图像标识之间的三维空间距离进一步包括，利用基于像素灰度值的灰度图像空间模板匹配算法对图像数据进行标识图像检测，检测摄像机画面和实际空间画面中至少4个点求出标识物体坐标系到相机坐标系之间的变换矩阵，用这个变换矩阵将摄像机画面中经过透视变换的标识图像进行转正，并求出该标识物区域的面积比几何特征，使用欧氏距离求出该标识集合特征与存储标识的几何特征数据之间的最小距离，若最小欧式距离大于阈值，则完成此模式识别；使用两步标定算法对头戴显示器上的摄像机进行摄像机标定，计算摄像机内参数和外参数，得到摄像头与标识点之间的三维空间距离，所述两步标定算法包括：头戴式显示器中摄像模块获取现实世界画面帧，读取中心主点坐标、缩放因子、像素宽度、像素高度，检测出所有角点，根据角点坐标和物点坐标建立方程组，求解方程中的所有外参数和焦距，构建映射方程优化畸变系数，焦距和外参数。