一种防止虚拟现实设备对人体产生眩晕感的方法及装置与流程

本发明涉及一种防止虚拟现实设备对人体产生眩晕感的方法及装置。

背景技术：

虚拟现实技术是通过模拟产生一个虚拟世界，提供用户关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，当你在佩戴虚拟现实设备的同时它能够短暂性阻断现实的感官，而将虚拟世界中的感官传递给你让用户如同身历其境一般，这就是虚拟现实设备的沉浸感。虚拟现实设备有很多积极的意义，其应用开发前景非常广阔市场潜力不可估量。目前它在航空航天、机械设计、科学计算、影视娱乐、化学医药和军事训练等诸多领域得到了初步的应用，而且很多应用是其他技术所无法替代的。目前虚拟现实设备也得到了初步的发展和使用，眩晕感是虚拟现实设备扩大应用的一项难题，现有的设备在佩戴半小时就会产生非常明显的眩晕感。有的设备甚至因为眩晕感而禁止儿童佩戴，眩晕感的问题，大大制约了虚拟现实设备的发展。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种防止虚拟现实设备对人体产生眩晕感的方法及装置，它可以在人们使用虚拟现实设备时，在很大程度上减小或消除佩戴者的眩晕感，提高设备佩戴使用的舒适性，增强设备的推广应用前景。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种防止虚拟现实设备对人体产生眩晕感的方法，包括以下步骤：

a、提取人体模拟运动源数据信息，提取人体在虚拟现实设备所虚拟出的环境中的与运动相关的源数据信息，与运动相关的源数据信息包括与位置有关的源数据信息和与速度有关的源数据信息；

b、生成人体模拟运动数据信息，将与位置有关的源数据信息和与速度有关的源数据信息通过动态环境建模技术计算出人体在虚拟现实设备所虚拟出的环境中的位置数据信息和速度数据信息；

c、生成人体眩晕补偿模拟电信号，将位置数据信息和速度数据信息通过神经网络算法计算出与位置数据信息和速度数据信息相对应的模拟电信号，并实时生成该模拟电信号，形成人体眩晕补偿模拟电信号；

d、将实时生成的人体眩晕补偿模拟电信号对人体耳内前庭器官进行电刺激。

本方法的进一步改进在于：

将人体眩晕补偿模拟电信号在对人体耳内前庭器官进行电刺激时根据受体体质不同进行电信号的幅度调节。

一种装置，装置包括单片机mcu，两个模拟信号驱动电路模块和两对电极片，单片机mcu设有用于与虚拟现实设备信号源接口连接的数字量输入模块，单片机mcu将所接收的虚拟现实设备信号源运算处理后分两个通道输出，两个通道各通过d/a数模转换器将单片机mcu运算输出的数字信号转换成人体眩晕补偿模拟信号源输出，两个通道所输出的人体眩晕补偿模拟信号源输送至模拟信号驱动电路模块，两个模拟信号驱动电路模块将人体眩晕补偿模拟信号源经功率放大转换成人体眩晕补偿模拟电信号，两个模拟信号驱动电路模块所输出的人体眩晕补偿模拟电信号分别与各自相对应的一对电极片的信号输入端连接。

本装置的进一步改进在于：

装置为头戴式结构：它还包括头带，单片机mcu，两个模拟信号驱动电路模块和两对电极片均设置在头带上，两对电极片对称设置在头带的左右两侧与人体耳部相对应的位置。

单片机mcu设置在头带的顶部中间位置，两个模拟信号驱动电路模块分别设置在各自所连接的电极片所处的一侧，且分别位于单片机mcu与电极片之间的中部。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本方案通过计算机采集虚拟现实设备的人体平衡系统的敏感信息(人体在虚拟现实设备所虚拟出的环境中的与运动相关的源数据信息)，通过动态环境建模技术及神经网络算法计算出人体在虚拟现实设备所虚拟出的环境中的位置数据信息和速度数据信息及人体眩晕补偿模拟电信号，将实时生成的人体眩晕补偿模拟电信号对人体耳内前庭器官进行电刺激，使其与整体的平衡系统相协调，从而解决虚拟现实设备对人体产生眩晕感。

附图说明

图1是本发明中方法的程序流程图；

图2是实施本发明方法所用的装置的结构示意图；

图3是实施本发明方法所用的装置的电路结构示意图；

在附图中：1、头带；2、单片机mcu；3、模拟信号驱动电路模块；4、电极片。

人体的眩晕感主要是由平衡系统失调产生的。人体的平衡是一门非常精密科学，其中涉及到四种器官的复杂运动，包括视觉，本体感觉，内耳前庭以及小脑。

虚拟现实设备是通过将虚拟的视觉、听觉及触觉等传递给佩戴者，视觉和本体及小脑都受到设备本身的影响，神经中枢接收到虚拟现实设备产生的运动信息发出信任的指令，而人体的半规管和前庭却接收不到相关的位置与运动信息的指令，整体处于错位与矛盾状态，导致平衡失调，神经中枢无法判断这种状态，就会发出眩晕指令，使机体处于不适状态，产生眩晕感，以达到减缓或终止运动的目的。

动态环境模型是虚拟现实技术领域中的现有技术，主要是通过cad技术表现形状模型，纹理映射和光照处理算法表现视觉模型。该计算技术根据实验数据推算得出，各不同的公司对该技术有可能因实验数据不同而有所差异。

神经网络算法为现有技术，是生物和计算技术的综合应用，主要是通过bp网络和matlab等算法来进行，各技术单位对其有不同的应用。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种防止虚拟现实设备对人体产生眩晕感的方法，包括以下步骤(参见图1)：

a、提取人体模拟运动源数据信息，提取人体在虚拟现实设备所虚拟出的环境中的与运动相关的源数据信息，与运动相关的源数据信息包括与位置有关的源数据信息和与速度有关的源数据信息；与位置有关的源数据信息和与速度有关的源数据信息(均指相对值)来源于场景设置中的参数匹配，这是内容中一般具有的，速度数据信息来自于时间与位移的相对关系的计算。

b、生成人体模拟运动数据信息，将与位置有关的源数据信息和与速度有关的源数据信息通过动态环境建模技术计算出人体在虚拟现实设备所虚拟出的环境中的位置数据信息和速度数据信息；

c、生成人体眩晕补偿模拟电信号，将位置数据信息和速度数据信息通过神经网络算法计算出与位置数据信息和速度数据信息相对应的模拟电信号，并实时生成该模拟电信号，形成人体眩晕补偿模拟电信号；

d、将实时生成的人体眩晕补偿模拟电信号对人体耳内前庭器官进行电刺激。

将人体眩晕补偿模拟电信号在对人体耳内前庭器官进行电刺激时根据受体体质不同进行电信号的幅度调节。

一种装置(参见图2-3)，装置包括单片机mcu2，两个模拟信号驱动电路模块3和两对电极片4，单片机mcu1设有用于与虚拟现实设备信号源接口连接的数字量输入模块，单片机mcu1将所接收的虚拟现实设备信号源运算处理后分两个通道输出，两个通道各通过d/a数模转换器将单片机mcu2运算输出的数字信号转换成人体眩晕补偿模拟信号源输出，两个通道所输出的人体眩晕补偿模拟信号源输送至模拟信号驱动电路模块3(低频交流功率放大器，从现有技术)，两个模拟信号驱动电路模块3将人体眩晕补偿模拟信号源经功率放大转换成人体眩晕补偿模拟电信号，两个模拟信号驱动电路模块3所输出的人体眩晕补偿模拟电信号分别与各自相对应的一对电极片4的信号输入端连接。

装置为头戴式结构：它还包括头带1，单片机mcu2，两个模拟信号驱动电路模块3和两对电极片4均设置在头带1上，两对电极片4对称设置在头带1的左右两侧与人体耳部相对应的位置。

单片机mcu2设置在头带1的顶部中间位置，两个模拟信号驱动电路模块3分别设置在各自所连接的电极片4所处的一侧，且分别位于单片机mcu2与电极片4之间的中部。

工作原理：

单片机mcu接收虚拟现实设备信号源信息，并从中提取人体模拟运动源数据信息(与位置有关的源数据信息和与速度有关的源数据信息)，通过动态神经元模糊计算模型计算出人体在虚拟现实设备所虚拟出的环境中的位置数据信息和速度数据信息，将位置数据信息和速度数据信息通过动态神经元模糊计算模型计算出与位置数据信息和速度数据信息相对应的人体眩晕补偿数字量信息，该数字量信息分两个通道输出，两个通道各通过d/a数模转换器转换成人体眩晕补偿人体眩晕补偿模拟信号源输出，两个通道所输出的人体眩晕补偿人体眩晕补偿模拟信号源输送至模拟信号驱动电路模块进行功率放大，两个模拟信号驱动电路模块将人体眩晕补偿模拟信号源经功率放大转换成人体眩晕补偿模拟电信号，两个模拟信号驱动电路模块所输出的人体眩晕补偿模拟电信号分别与各自相对应的一对电极片的信号输入端连接，两对电极片输出的人体眩晕补偿模拟电信号对人体耳内前庭器官进行电刺激，根据佩戴者体质及环境湿度的不同，可调节模拟信号驱动电路模块的输出功率。