本文關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實頭盔的延時感與立體感的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)和計算機的不斷發(fā)展,人們一直就幻想著能和計算機面對面的對話和交流,而虛擬現(xiàn)實技術(shù)改善了人機界面、跨越時空的限制,使得人們能和計算機創(chuàng)造出來的虛擬世界進行交互,獲得虛擬環(huán)境的感知。其中虛擬現(xiàn)實頭盔的出現(xiàn)更是將虛擬現(xiàn)實技術(shù)在娛樂科技上的應(yīng)用發(fā)揮的淋漓盡致,同時也對虛擬現(xiàn)實設(shè)備上的硬件和軟件有著更高的要求。但是虛擬現(xiàn)實頭盔在使用時會出現(xiàn)畫面跟隨頭部運動有延時的問題,進而使體驗者產(chǎn)生眩暈感。而且虛擬現(xiàn)實環(huán)境及其相關(guān)算法的采用在效果上也不能呈現(xiàn)給體驗者良好的沉浸感。這兩個關(guān)鍵問題也受到了人們越來越多的關(guān)注,為了改善虛擬現(xiàn)實頭盔的延時感和立體感所帶來的不良效果,本文提出了一種采用復(fù)合互補濾波進行修正頭部角度并基于Unity3D引擎開發(fā)的虛擬現(xiàn)實頭盔。在此主要做了如下三個方面的工作:1.對于虛擬現(xiàn)實頭盔所產(chǎn)生的延時感問題上,本文采用集成了三軸的陀螺儀、加速度計和三軸電子羅盤的MPU6000芯片采集佩戴者的頭部角度信息。在ARM微處理器對頭部角度信息的處理上采用復(fù)合互補濾波算法,該方法對由陀螺儀積分累加得到的角度和以加速度計為基準(zhǔn)累加的角度進行修正,從而采集到頭部的俯仰、翻滾以及偏航等低誤差的姿態(tài)角信息,并具有自校準(zhǔn)、高精度、連續(xù)性強的特點,進而降低了虛擬現(xiàn)實頭盔畫面?zhèn)鬏斏系难訒r感,頭盔給用戶帶來的的眩暈問題也得到了解決。2.在頭部數(shù)據(jù)傳輸上,采用NRF無線模塊把低誤差的航姿角度值傳輸?shù)截撠?zé)處理圖像輸出的PC端,主要包括設(shè)置發(fā)送端地址、接收端的地址和波特率,并利用串行端口類SerialPort來接收數(shù)據(jù),從而使顯示畫面可以跟隨頭部運動而變化,實現(xiàn)體驗者和虛擬現(xiàn)實世界的交互。采取NRF無線模塊進行頭部數(shù)據(jù)傳輸更快速,可以進一步降低虛擬現(xiàn)實頭盔畫面?zhèn)鬏斏系难訒r感。3.在解決虛擬現(xiàn)實頭盔立體感的問題上,在此采用Unity3D引擎進行虛擬環(huán)境的搭建,并整合ARM微處理器傳輸來的頭部角度數(shù)據(jù),以便人機交互。Unity3D引擎具有強大的渲染機制,最后采用自帶的shader語言來進行算法開發(fā),通過改變畫面各個像素點顏色值的方法對畫面果效進行反畸變來抵消頭盔上透鏡對畫面產(chǎn)生的畸變效果,透鏡具有調(diào)焦并可以擴大視野范圍的作用。應(yīng)用結(jié)果表明,此法可給體驗者帶來更好的立體感,也有身處虛擬環(huán)境中的錯覺。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合互補濾波 Unity3D引擎 延時感 立體感 NRF無線模塊
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 研究發(fā)展?fàn)顩r12-17
• 1.2.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 虛擬現(xiàn)實頭盔的應(yīng)用15-16
• 1.2.3 Unity3D引擎的發(fā)展16-17
• 1.3 論文的主要工作17
• 1.4 論文組織架構(gòu)17-19
• 2 虛擬現(xiàn)實頭盔的架構(gòu)19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 虛擬現(xiàn)實頭盔的框架19-20
• 2.3 采集頭部角度模塊20-24
• 2.3.1 硬件模塊設(shè)計20-21
• 2.3.2 傳感器模塊21-23
• 2.3.3 傳輸模塊23-24
• 2.4 頭部角度采集算法24-31
• 2.4.1 四元數(shù)法24-26
• 2.4.2 復(fù)合互補融合濾波26-28
• 2.4.3 卡爾曼濾波28-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 3 傳輸頭部角度數(shù)據(jù)33-44
• 3.1 引言33
• 3.2 如何傳輸頭部角度數(shù)據(jù)33
• 3.3 采用USB進行數(shù)據(jù)傳輸33-39
• 3.3.1 USB及HID協(xié)議的特性34-35
• 3.3.2 USB接.電路35-36
• 3.3.3 獲取虛擬現(xiàn)實頭盔的設(shè)備描述符36-39
• 3.4 采用無線模塊進行數(shù)據(jù)傳輸39-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 4 采用Unity3D引擎提供立體感44-69
• 4.1 引言44
• 4.2 Unity3D引擎簡介44
• 4.3 采用Unity3D搭建虛擬環(huán)境44-58
• 4.3.1 搭建虛擬地形環(huán)境45-56
• 4.3.2 模擬人的雙眼視覺效果56-58
• 4.4 在Unity3D開發(fā)虛擬現(xiàn)實頭盔的插件58-67
• 4.4.1 透鏡的畸變效果58-60
• 4.4.2 抵消透鏡的畸變效果60-61
• 4.4.3 反畸變算法61-66
• 4.4.4 模擬人雙眼的間距66-67
• 4.5 本章小結(jié)67-69
• 5 嵌入體驗者的位置信息69-78
• 5.1 引言69
• 5.2 采用kinect監(jiān)測位置信息69-73
• 5.2.1 kinect檢測位置原理69-70
• 5.2.2 kinect在Unity3D上的應(yīng)用70-73
• 5.3 導(dǎo)航網(wǎng)格算法73-77
• 5.3.1 導(dǎo)航網(wǎng)格算法概述73-75
• 5.3.2 導(dǎo)航網(wǎng)格在Unity3D中的應(yīng)用75-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 6 總結(jié)與張望78-80
• 6.1 總結(jié)78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻80-83
• 作者攻讀研究生期間發(fā)表論文及參與項目83-84
• 致謝84

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 盧貺;;智能家居無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)[J];襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報;2012年06期

  本文關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實頭盔的延時感與立體感的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：501407