Система виртуального присутствия

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для трехмерного виртуально присутствия на удаленном объекте. Задачей полезной модели является упрощение конструкции системы и функций оператора и расширение функциональных возможностей системы. Система содержит блок отображения для создания стереоскопического зрительного и акустического эффекта присутствия наблюдателя в виде пояса-шлема и блок для создания модели реального мира отличающаяся тем что в систему дополнительно введены система проводной/беспроводной связи и скоростная поворотная видеокамера управляемая посредством сигналов с гироскопического треккера блока отображения в зависимости от положения головы наблюдателя. Предложенная система виртуального присутствия позволяет упростить конструкцию системы, функции оператора и расширить функциональные возможности системы за счет объединения функций отображения и перемещения по объекту в режиме реального времени.

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для трехмерного виртуально присутствия на удаленном объекте.

В настоящее время известна технология создание виртуального тура, который делается на основе серии изображений, предварительно сфотографированных или визуализированных в программе 3D моделирования. При этом реальная или виртуальная камера поворачивается после получения очередного изображения на заданный угол вокруг своей оси, пока не будет полностью охвачена «сфера» вокруг этой точки обзора.

Наиболее часто используемые программы для создания виртуального тура Adobe Flash, Apple QuickTime и DevalVR.

Известны системы для создания трехмерных компьютерных моделей проектируемых объектов - Компас, AutoCAD, а также системы виртуальных туров, например: http://www.3dtour.ru.

Недостатком известных систем является то, что они не дают возможности создания стереоскопического зрительного и акустического эффекта присутствия наблюдателя. Кроме того, общим недостатком известных систем является необходимость создания трехмерной (3D) модели окружающего мира, сложность и длительный период на обработку информации, наличие перспективных искажений.

Известны системы виртуального присутствия посредством использования виртуальной камеры и представлением изображения на устройства отображения [1].

Недостатком таких систем является то, что для перемещения взора необходимо использование дополнительных устройств ввода информации в трехмерную модель, например клавиатуры, мыши, джойстика, перчатки "виртуальной реальности". В результате ограничиваются возможности по управлению удаленным объектом, так как одна рука человека отвечает за перемещение взора в виртуальном мире, а вторая - непосредственно за управление объектом управления, что ограничивает степень свободы.

Наиболее близким по технической сущности является система виртуальной демонстрации проектируемого объекта, содержащая блок для создания трехмерной модели реального мира, блок для создания трехмерной модели проектируемого объекта, блок совмещения созданной трехмерной модели реального мира и созданной трехмерной модели проектируемого объекта. Система содержит блок отображения для создания стереоскопического зрительного и акустического эффекта присутствия наблюдателя в созданной трехмерной компьютерной модели проектируемого объекта и создания возможности перемещения наблюдателя по созданной трехмерной модели в любую точку проектируемого объекта. При этом известна модификация системы, отличающаяся тем, что блок отображения выполнен в виде пояса - шлема, надеваемого на голову наблюдателя и снабжен видеоэкраном и акустической системой. Наблюдатель может управлять своими передвижениями в пространстве с помощью джойстика и сможет попасть в любую точку данного объекта [2].

Недостатком известной системы является необходимость создания трехмерной (3D) модели окружающего мира, сложность перемещения по объекту моделирования посредством джойстика.

Технический результат заключается в упрощении конструкции системы и функций оператора и расширения функциональных возможностей системы за счет объединения функций отображения и перемещения по объекту в режиме реального времени.

Указанный технический результат достигается тем, что система виртуального присутствия, содержащая блок для создания модели реального мира и блок отображения для создания стереоскопического зрительного и акустического эффекта присутствия наблюдателя выполненный в виде пояса-шлема, надеваемого на голову наблюдателя и снабженного видеоэкраном и акустической системой, дополнительно содержит систему проводной/беспроводной связи и скоростную поворотную видеокамеру, при этом блок отображения для создания стереоскопического зрительного и акустического эффекта содержит встроенный гироскопический треккер.

На фиг.1 представлена структурная схема системы виртуального присутствия, где 1 - блок для создания модели реального мира (компьютер), 2 - блок отображения для создания стереоскопического зрительного и акустического эффекта присутствия наблюдателя в виде пояса-шлема, 3 - система проводной/беспроводной связи, 4 - скоростная поворотная видеокамера.

На фиг.2. представлена схема поворота объектива скоростной поворотной видеокамеры в зависимости от поворота головы наблюдателя.

Особенностью системы является управление скоростной поворотной видеокамерой посредством сигналов с гироскопического треккера в зависимости от положения головы наблюдателя (фиг.2).

Блок для создания модели реального мира (компьютер) 1 служит для формирования изображения, передающегося на блок отображения для создания стереоскопического зрительного и акустического эффекта присутствия наблюдателя в виде пояса-шлема 2, получения сигналов управления с блока отображения с помощью гироскопического треккера и формирования управляющих сигналов для скоростной поворотной видеокамеры.

Блок отображения для создания стереоскопического зрительного и акустического эффекта присутствия наблюдателя в виде пояса-шлема служит для предъявления видеоизображения человеку и содержит встроенный гироскопический треккер для фиксирования положения головы наблюдателя и направления его взора.

Скоростная поворотная видеокамеры служит для получения видеоизображения удаленного объекта, управляется посредством сигналов с блока для создания модели реального мира через систему проводной/беспроводной связи.

Система проводной/беспроводной связи служит для обмена информацией блока для создания модели реального мира с удаленной скоростной поворотной видеокамерой.

Система виртуального присутствия работает следующим образом.

Для осуществления полезной модели необходимо установить скоростную поворотную видеокамеру на требуемом объекте размещения для создания эффекта виртуального присутствия. Скоростная поворотная видеокамера подключается к системе проводной/беспроводной связи, например к сети Интернет.

Аналогичным образом к сети подключается блок для создания модели реального мира (компьютер) 1 и организуется связь со скоростной поворотной видеокамерой через стандартный протокол передачи данных, например TCP/IP.

Наблюдатель одевает на голову блок отображения для создания стереоскопического зрительного и акустического эффекта присутствия наблюдателя в виде пояса-шлема, подключенного к блоку для создания модели реального мира (компьютер).

Изображение, получаемое видеокамерой транслируется по системе проводной/беспроводной связи, обрабатывается в блоке для создания модели реального мира и отображается на экранах мониторов блока отображения для создания стереоскопического зрительного и акустического эффекта присутствия наблюдателя в виде пояса-шлема. Шлем создает объемное изображение, подавая две разные картинки каждому глазу наблюдателя.

Поворот головы наблюдателя в направлении "вверх-вниз" и "вправо-влево" фиксируется с помощью гироскопического треккера. Сигнал поворота головы наблюдателя передается в блок для создания модели реального мира, обрабатывается, и по системе проводной/беспроводной связи поступает на скоростную поворотную видеокамеру в виде управляющего сигнала для поворота объектива скоростной поворотной видеокамеры, в зависимости от направления поворота головы наблюдателя.

Данная система позволяет любому человеку, независимо от уровня образования и наличия технических навыков ощутить эффект виртуального присутствия на удаленном объекте.

Система позволяет упростить конструкцию системы и функции оператора и расширить функциональные возможности системы за счет объединения функций отображения и перемещения по объекту в режиме реального времени.

В систему виртуального присутствия дополнительно введены система проводной/беспроводной связи и скоростная поворотная видеокамера, при этом блок отображения для создания стереоскопического зрительного и акустического эффекта содержит встроенный гироскопический треккер.

Литература

1. www.adobe.com

Система визуализации индуцированного виртуального окружения для задач исследования космоса: состояние проекта // Алешин В. и др. International Conference Graphicon, 2004, Moscow, Russia, http://www.graphicon.ru/

2. Патент 80602 G06F 17/00 РФ. Шулин B.Н. Заявка 2007141236/22, 09.11.2007. Опубл. 10.02.2009.

Система виртуального присутствия, содержащая блок для создания модели реального мира и блок отображения для создания стереоскопического зрительного и акустического эффекта присутствия наблюдателя, выполненный в виде пояса-шлема, надеваемого на голову наблюдателя и снабженного видеоэкраном и акустической системой, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены система проводной/беспроводной связи и скоростная поворотная видеокамера, при этом блок отображения для создания стереоскопического зрительного и акустического эффекта содержит встроенный гироскопический треккер.