基于MEMS傳感器的虛擬現(xiàn)實射擊識別設(shè)備與系統(tǒng).pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實影院開始出現(xiàn)，其中一類虛擬現(xiàn)實影院就是近年出現(xiàn)的虛擬射擊影院。目前流行的虛擬射擊影院支持很多觀眾坐在動感座椅上、戴著立體眼鏡、并端著游戲槍對大屏幕顯示內(nèi)容進行射擊。這類射擊影院可以使觀眾有很強的沉浸感體驗。而且，相較于戴VR頭盔進行協(xié)同射擊游戲的模式，更具共同存在感。
　　射擊識別系統(tǒng)是虛擬射擊影院的核心部分。目前的射擊識別系統(tǒng)大部分采用基于計算機視覺識別的交互方法。這類系統(tǒng)普遍存在不支持多人、

2、交互范圍受限等缺陷。近年來，由于傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器種類越來越多，價格越來越便宜，精度越來越高。開始出現(xiàn)了一些基于MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem)傳感器的交互裝置和方法，其中包括一些射擊交互設(shè)備。相較于基于計算機視覺的方法，這類方法具有不受攝像頭相關(guān)參數(shù)的限制，成本較低等優(yōu)勢，所以開始得到更多的應(yīng)用。但這類設(shè)備屬于類鼠標(biāo)設(shè)備，對玩家的真實射擊體驗缺少考慮。一個好的射擊系統(tǒng)，其內(nèi)容涉及到視覺

3、、觸覺、聽覺等多通道感知的有效融合問題。目前的工作很少對此進行考慮，從而導(dǎo)致系統(tǒng)普遍缺少很好的用戶體驗。
　　為此，本文提出了一種基于MEMS交互槍的交互射擊影院技術(shù)方案，并提出了通過虛實槍視覺融合方法，為用戶提供更加舒適和更具沉浸感的交互射擊體驗。系統(tǒng)基于用戶相對于屏幕的位置和交互槍的指向方向，對虛擬場景進行渲染并投影，從而允許用戶在一定范圍內(nèi)隨意移動進行射擊游戲，大大提高了用戶的參與感和沉浸感。最后，論文運用心流理論，通過主觀

4、調(diào)查問卷的方式和采集用戶生理電數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式對用戶的心流狀態(tài)加以更加客觀的剖析。通過對比的方式客觀證明了論文提出的系統(tǒng)更具沉浸感，用戶體驗更佳。
　　本文的主要工作與貢獻主要概括如下:
　　1.設(shè)計制作了基于MEMS的交互槍。交互槍的外形設(shè)計參考了QBZ-95突擊步槍，槍身采用ABS塑料1∶1比例進行3D打印，保留了槍栓設(shè)計，去掉了可拆卸彈夾的設(shè)計，降低了操作復(fù)雜度，使玩家專注于游戲。交互槍的硬件部分包括MPU9150姿態(tài)

5、傳感器芯片、AVR單片機、用nRF24L01+芯片通信芯片、力反饋驅(qū)動電路和電磁鐵組成。在內(nèi)部的布局上考慮了電磁干擾問題，使得系統(tǒng)可以正常工作。
　　2.提出了一種虛實槍交互融合方法?；贛EMS傳感器的數(shù)據(jù)，結(jié)合Kinect檢測到的人體骨骼節(jié)點數(shù)據(jù)，使得射擊交互符合三點一線射擊原理，使得用戶產(chǎn)生虛擬槍與仿真槍重疊的錯覺，提高了用戶的交互射擊體驗。
　　3.提出了基于用戶生理電數(shù)據(jù)的評估模型。在系統(tǒng)評估測試中，對用戶皮膚電、