一种实现虚拟现实环境中的多人物展示装置的制作方法

本实用新型属于多人协同交互技术领域，涉及一种实现虚拟现实环境中的多人物展示装置。

背景技术：

在电力行业中，安全意识与安全生产作业规程的掌握至关重要，目前来说，电网员工的安全生产与作业能力主要还是以传统的授课方式、或者模拟实景操作方式进行提升的。其在整体的培训演练环节中，学员缺乏直观的体验与互动。因此，传统的电力安全生产作业能力与考核方式均无法高效完成。需要结合虚拟现实技术，对于电网安全生产业务搭建虚拟现实培训环境。另一方面，现有的动作捕捉技术虽然能够取得较好的动作模拟效果，但是实际应用起来存在装备佩戴繁琐，对动作限制大的特点，尤其在面对向电力行业作业流程演练的问题时，这种缺点会显得尤为突出。上述分布式虚拟现实的方式在实际应用中存在对硬件和环境要求高、成本高，软硬件部署和调试时间高的缺点，无法满足对多人员的协同培训，对于学员安全意识和安全技能的提升、无法有效实现培训过程控制及闭环反馈、难以校正习惯性违章及实现快速多角色协同演练。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种实现虚拟现实环境中的多人物展示装置，以解决现有技术中存在的技术问题。

本实用新型采取的技术方案为：一种实现虚拟现实环境中的多人物展示装置，包括机柜，机柜从上到下分为三个部分，其中，最上侧部分铰接在中间部分上端面内凹处，内设凹槽，凹槽嵌入显示器，中间部分上端面内凹处设置键盘和鼠标；中间部分前侧设置电磁吸门，内部空腔放置htc手柄及htc头盔，电磁吸门右上方位置为开孔位置，用于穿线，中间部分右侧设置侧壁开孔和挂钩，侧壁开孔用于插接htc外接线线盒，挂钩用于挂放htc头盔；最下部分内存放pc台式机，机柜采用多台，内部pc台式机通过局域网连接，多台pc台式机中一台用于主机，其余成为客户端，主机用于运行服务器程序，用于存放一个网络程序实例和管理所有客户端共享的网络对象及需要同步的状态。

pc台式机均连接有三个跟踪器、两个手柄和一个头盔，三个跟踪器分别安装在用户的双脚和腰部上，两个手柄安装在用户的双手上，头盔固定安装在用户头部。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型交互展示装置，客户端人员能够在虚拟环境中跟随主机中操作人员的动作模拟，进行电力作业流程的训练，参与训练的学员需要在训练中看到操作者的动作细节才能对操作流程有较为深刻的印象，针对训练中产生的一系列违章操作，系统需能让所有参与练习的人员直观的看到，本实用新型通过在不同客户端获取不同人物所佩戴设备获取到的设备当前位置信息，通过主机传递这些位置信息来实现多人物动作的跟踪，使模型骨骼能够在局域网环境下，跟随人体动作的动作捕捉，并且能够将捕捉的动作能够实时反馈到不同人物的vr环境的人物模型中。本实用新型主要应用在多人物的虚拟现实环境中，通过改进目前单人动作捕捉技术，实现多人实时捕捉；改进了装备佩戴繁琐，对动作限制大；在一套定位器下即可完成多人动捕，解决对硬件和环境要求高、成本高的问题，可在任何地点设置虚拟的电网生产作业环境。

附图说明

图1为本实用新型装置设计示意图；

图2为本实用新型装置背部设计示意图；

图3为本实用新型装置结构连接示意图；

图4为服务器与客户端数据流向图；

图5为服务器与客户端模块调用图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。

实施例1：如图1-5所示，一种实现虚拟现实环境中的多人物展示装置，包括机柜，机柜从上到下分为三个部分，其中，最上侧部分铰接在中间部分上端面内凹处，内设凹槽，凹槽嵌入显示器，以供参观人员观察，中间部分上端面内凹处设置键盘和鼠标，避免关闭最上侧部分时屏幕和键盘鼠标碰撞挤压；中间部分前侧设置电磁吸门，电磁吸门能够向下掀开，内部空腔放置htc手柄及htc头盔，电磁吸门右上方位置为开孔位置，用于穿线，需要对htc头盔防尘收纳，可将头盔放入该层柜子内，柜门上的线孔是用于穿线，中间部分右侧设置侧壁开孔和挂钩，侧壁开孔用于插接htc外接线线盒，挂钩用于挂放htc头盔；最下部分内存放pc台式机，机柜采用多台，内部pc台式机通过局域网连接，多台pc台式机中一台用于主机，其余成为客户端，主机用于运行服务器程序，用于存放一个网络程序实例和管理所有客户端共享的网络对象及需要同步的状态。

pc台式机均连接有三个跟踪器、两个手柄和一个头盔，三个跟踪器分别安装在用户的双脚和腰部上，两个手柄安装在用户的双手上，头盔固定安装在用户头部。

机柜右侧安装复位式按钮，用于pc台式机电源启动的代替键，机柜背部面板可拆卸，方便进行pc设备及htc设备的布线整理以及显示器的线路下行整理。背部面板与柜体内隔层板之间留有空隙，方便各类线路的上下走线及布线调整。

如图2所示，为本实用新型的结构连接示意图。虚拟现实多人物展示装置，任何一台可以通过内置系统建立主机，成为客户端，其余装置作为客户端与主机连接，主机用于运行服务器程序，服务器用于存放一个网络程序实例和管理所有客户端共享的网络对象及同步的位置信息状态。任何一位用户可以建立主机，成为服务端，其余用户可以在主机建立后加入局域网，服务端和其余客户端都在本地运行一个客户端实例，不同用户通过htcvive设备，包括内三个跟踪器、两个手柄和一个头盔来获取用户动作数据，通过htcvive定位器在本地客户端实例上实现本地动作捕捉，即不同用户的htcvive设备仅控制本地人物模型的动作及状态，本实用新型支持包括服务端在内的最多5位用户1同一套htcvive定位器之下。

在每个客户端中，所有的网络对象，包括不同用户在客户端场景中的人物、场景对象，均由网络管理模块设置唯一的网络标识，该标识能够在整个局域网络系统中对该网络对象进行统一处理。客户端必须从服务器接受这些对象及其属性，在客户端加入局域网场景中，通过孵化的方式产生用户人物模型，并由服务器的孵化系统管理分布式人物对象的生命周期和位移、状态同步。网络对象包括人物对象和场景对象，均为在服务器上注册，由孵化系统管理的对象，它必须包含一个网络标识。其中，人物对象是特殊的网络对象，指一个客户端用户加入局域网虚拟现实场景，服务器创建并孵化到客户端，由用户控制的网络对象。运行在客户端的程序实例可以控制它们的状态，并自动由服务器同步到其他用户的客户端。所有运行在本地的用户只拥有对本地人物模型控制的权限和孵化自本地客户端场景对象的控制权限。

在实际使用中，所有用户均需要配备一套htcvive设备和装有客户端程序和配置好steamvr环境的电脑，另外还需要三个跟踪器、两个手柄和一个头盔，所有设备通过转接线连接电脑。任何一方可以建立主机，其余用户可以通过输入主机的局域网ip地址接入局域网，进入虚拟现实场景后，客户端程序通过接入设备的数据输入到电脑进行初始化处理并进入场景，模型绑定模块用于在场景内三个跟踪器、两个手柄和一个头盔采集的腰部、双脚、双手和头部的位置与模型相对应的位置进行对应与绑定，运动捕捉模块通过跟踪器和手柄实时跟踪到当前绑定的骨骼的运动情况，并用反向动力学的方法计算出没有绑定跟踪器的人体骨骼部分，最后通过网络管理模块将获取的人物动作数据同步至所有客户端。

其中网络管理模块基于原生unet的基础网络管理模块改进，实现了本实用新型底层的基础联网功能，它定义了所有挂载网络标识的人物模型预制体，包括操作员、监管员和辅助员，通过设置不同的用户标识，对应不同的生成位置，用户人物模型在虚拟场景中生成方法为轮询生成，即按照规定好的位置依次生成用户控制的人物模型。在程序运行过程中，通过客户端调用服务器对应网络对象的command命令将人物模型动作、状态数据上传至服务端，并在服务端上执行，之后服务器端使用clientrpc命令调用所有客户端对应网络对象的相关方法使得人物模型动作、状态数据回传至客户端，完成人物模型的动作、状态同步，另外，使用syncvar命令在服务器与客户端同步相关变量来实现数据同步。

网络转换模块为网络管理模块的子模块，可以在局域网上同步用户的人物模型的变换、位移和动作，并且有是否为本地用户的标识判定，只有本地用户可以移动本地用户的网络对象。通过网络转换组件在服务器和所有客户端之间，同步这个网络对象变换的，包括置，旋转和缩放比例。目前来说，所有网络应用程序都将在一定程度上受到延迟的影响，经常会受到在客户端和服务器之间数据传输的速度的限制。网络转换组件具有网络发送速率设置，可用于设置网络转换组件发送同步数据的频率，客户端和服务器之间的网络更新频率会对网络多人网络的感受产生重大影响，最直观的就是双方网络对象动作的流畅度。迫于目前的网络、硬件等基础，多人网络的同步都不可能达到完美，两个或多个远程客户端不可能处于完全相同的状态。

在本实用新型的局域网展示系统中，服务器通过孵化的方式生成具有网络身份的网络对象。这将自动在连接到服务器的客户机上创建它们，并为它们分配一个网络实例id，用于识别网络中所有参与者之间的网络对象。它在运行时由服务器在派生对象时分配。在本实用新型中，操作员、监管员和辅助员对应不同的虚拟现实中的人物模型预制体，并且绑定网络标识组件，作为它们在虚拟场景中的唯一标识。对于场景对象，在客户端连接到服务器时，服务器发送派生消息告诉客户端要启用哪个场景网络对象，以及它们最新的状态信息。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。