一种基于轨道位移感应的AR场景低延迟触发系统的制作方法

本发明属于图像数据处理的，涉及了一种基于轨道位移感应的ar场景低延迟触发系统。

背景技术：

1、增强现实技术已被应用于博物馆导览或工业装配等轨道式交互场景中。用户通过移动轨道上的显示设备，可在特定位置观看叠加的虚拟信息。然而，高精度的三维模型和纹理贴图等视觉资产体积庞大，而轨道显示设备的计算能力与存储带宽相对受限，如何在有限的硬件资源下，于设备移动至预设触发点时低延迟地呈现高分辨率虚拟场景，是当前面临的主要技术挑战。

2、中国专利公布号为cn121330235a，公开了一种基于虚实融合技术的文物三维动态场景展示系统。该现有技术通过采集文物及周边环境信号生成环境特征向量，结合孪生仿真与多时态模型资源包生成场景脚本序列，并监测画面渲染性能与交互行为以动态调整展示内容。该方案在一定程度上实现了场景素材的动态融合展示与渲染参数的实时调整。

3、尽管上述现有技术及类似方案能够实现展示内容的动态调整，但在应对轨道式场景下复杂多变的用户物理交互时仍存在局限性。一方面，现有的资源预加载策略通常基于宏观的空间区域划分，预测粒度较粗，难以精准分辨用户是快速通过还是在区域边界徘徊，容易导致错误加载并造成内存和带宽资源的浪费。另一方面，基于精确点位触发的按需加载机制存在固有的响应延迟，从系统检测到触发信号至完成资源读取并送入显存的过程耗时较长，容易造成用户视觉感知上的卡顿或画面中断，削弱了增强现实体验的即时性。

4、综上所述，如何预判用户的微观移动意图并结合系统底层运行负载进行动态资源调度，以实现轨道式增强现实场景的动态加载与低延迟触发，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述的问题，本发明提供了一种基于轨道位移感应的ar场景低延迟触发系统。

2、一种基于轨道位移感应的ar场景低延迟触发系统，包括：

3、时序特征向量生成模块，获取轨道显示设备的位置原始信号，对位置原始信号执行差分换算，得到时序特征向量；

4、物理交互模式判定模块，对时序特征向量执行波形特征提取与模式匹配，得到目标意图向量；

5、动态资源流清单生成模块，基于目标意图向量对场景资产数据执行资产拆解与优先级计算，得到初始资源加载清单；

6、加载压力向量构建模块，获取系统底层的运行状态指标，对运行状态指标执行加权融合运算，得到实时加载压力向量；

7、资源流清单修正模块，基于实时加载压力向量对初始资源加载清单执行调度策略调整与校验裁剪，得到修正后的资源加载清单；

8、资源异步注入模块，基于修正后的资源加载清单执行异步预加载与缓存回收，将对应的资源资产写入高速显存系统；

9、延迟渲染输出模块，基于实际物理位置与目标意图向量关联的目标场景触发现场预设点位的比对结果，调用高速显存系统内的资源资产执行渲染操作，得到三维虚拟画面。

10、本发明进一步的方案，获取轨道显示设备的位置原始信号，对位置原始信号执行差分换算，得到时序特征向量，包括以下步骤：

11、获取轨道显示设备发送的实时脉冲编码数据与角度姿态变化参数，生成基础运动数据集；

12、对基础运动数据集执行滤波降噪处理与连续求导计算，得到速度数据和一阶加速度数据；

13、对一阶加速度数据执行时间差分换算，提取加加速度信号，并将加加速度信号封装为时序特征向量。

14、本发明进一步的方案，对时序特征向量执行波形特征提取与模式匹配，得到目标意图向量，包括以下步骤：

15、监视时序特征向量包含的加加速度数值，比对加加速度数值与预设静默噪声界限，确认瞬时推力的起始发生点；

16、在加加速度数值越过预设基线阈值时，截取单组变化波段，对单组变化波段执行频谱能量与波峰分布特征的提取；

17、比对波峰分布特征与预标定的预设动力学特征库，鉴别物理交互模式，结合鉴别结果生成目标意图向量。

18、本发明进一步的方案，基于目标意图向量对场景资产数据执行资产拆解与优先级计算，得到初始资源加载清单，包括以下步骤：

19、拆解场景资产数据包含的三维空间网格几何数据，划分生成细粒度资源数据块；

20、获取目标意图向量标记的到达概率，结合细粒度资源数据块的占用体积，计算细粒度资源数据块的预期使用窗口时长与初始预测优先级；

21、将细粒度资源数据块、初始预测优先级以及预期使用窗口时长进行参数拼接，生成初始资源加载清单。

22、本发明进一步的方案，获取目标意图向量标记的到达概率，结合细粒度资源数据块的占用体积，计算细粒度资源数据块的预期使用窗口时长与初始预测优先级，包括以下步骤：

23、获取细粒度资源数据块的基础优先级与预设显示时长，以及预估的平均资源加载速率；

24、将到达概率与基础优先级进行乘法运算，生成初始预测优先级；

25、将占用体积与平均资源加载速率进行除法运算得到加载时间，将加载时间与预设显示时长进行加法运算，生成预期使用窗口时长。

26、本发明进一步的方案，获取系统底层的运行状态指标，对运行状态指标执行加权融合运算，得到实时加载压力向量，包括以下步骤：

27、发送轮询指令，读取通信传输端口的存储介质实际读取速率；

28、记录图形渲染总线的物理处理延时，按照预期基准延时偏离情况计算时延偏差比率；

29、将存储介质实际读取速率与时延偏差比率执行加权融合运算，生成实时加载压力向量。

30、本发明进一步的方案，将存储介质实际读取速率与时延偏差比率执行加权融合运算，生成实时加载压力向量，包括以下步骤：

31、获取预设的标称峰值读取速率与加权系数；

32、计算存储介质实际读取速率与标称峰值读取速率的比值，基于比值计算速率部分；将速率部分与时延偏差比率通过预设的加权融合函数进行加权融合，生成实时加载压力向量。

33、本发明进一步的方案，基于实时加载压力向量对初始资源加载清单执行调度策略调整与校验裁剪，得到修正后的资源加载清单，包括以下步骤：

34、解析实时加载压力向量表征的系统负载比率，比对系统负载比率与安全负载警戒阈值；

35、在系统负载比率超过安全负载警戒阈值时，调低初始资源加载清单中识别出的满足条件的细粒度资源数据块的提取优先级；

36、对重排顺序后的初始资源加载清单执行校验裁剪，剔除超出预期使用窗口时长的资产读取任务，生成修正后的资源加载清单。

37、本发明进一步的方案，基于修正后的资源加载清单执行异步预加载与缓存回收，将对应的资源资产写入高速显存系统，包括以下步骤：

38、解析修正后的资源加载清单内部的调度指令向量，触发按块获取指令；

39、分配高速显存系统的高速显存缓冲区块，将调取完毕的细粒度资源数据块写入对应的显存物理地址空间；

40、基于设备实际运动位移与目标意图向量，检测失效预判航点，释放被失效预判航点关联资源占用的显存缓冲区。

41、本发明进一步的方案，基于实际物理位置与目标意图向量关联的目标场景触发现场预设点位的比对结果，调用高速显存系统内的资源资产执行渲染操作，得到三维虚拟画面，包括以下步骤：

42、比对实际物理位置对应的轨道设备传感器绝对编码坐标与目标场景触发现场预设点位，截取位置匹配触发信号；

43、校验显存物理地址空间中所对应场景的细粒度资源数据块的就绪情况；

44、将就绪的细粒度资源数据块送入硬件渲染管道执行着色排布，输出三维虚拟画面。

45、综上所述，本发明包括以下有益技术效果：

46、1.通过获取轨道显示设备的位置原始信号，对其进行差分换算提取加加速度信号以生成时序特征向量，并进一步提取单组变化波段的波峰分布特征，与预标定的预设动力学特征库进行匹配得到目标意图向量。该设置能够从微观力学变化的维度捕捉用户施加推力的瞬态特征，相较于传统的基于宏观位移或速度的区域预测方式，本发明能够有效区分用户是具有明确方向的推拉操作还是在局部位置的犹豫徘徊。由此，系统能够输出具备带有预测概率权重的目标航点信息，为后续的资源预加载提供准确的决策依据，减少了因预测偏差导致的无效资源加载与内存占用，解决了传统宏观预测粒度过粗导致的资源浪费问题。

47、2.将目标虚拟场景拆解为细粒度资源数据块，结合目标意图向量计算其初始预测优先级，同时获取通信传输端口的存储介质实际读取速率与渲染总线的时延偏差比率，融合生成实时加载压力向量，并在系统负载比率超限时动态调低满足条件的资产块的提取优先级。该设置将整体场景的加载任务转化为微观的、可独立排序的资产块加载任务，并在调度决策中引入了对底层系统真实承载能力的闭环反馈。当硬件输入输出通道处于高负载时，系统能够主动实施降级策略，优先保障核心几何骨架的加载。这有利于资源加载策略实时适应用户行为与硬件状态的变化，提高了有限带宽下的核心资源加载效率。

48、3.基于修正后的资源加载清单执行高速显存系统的异步预加载与废弃预判航点缓存回收，并在实际物理位置与预设触发点位比对生成位置匹配触发信号时，校验细粒度资源数据块的就绪情况以执行渲染操作。该设置通过异步注入机制将数据读取与主渲染流程解耦，并利用动态回收策略实现了有限显存空间的循环流式利用，缓解了传统精确点位按需加载机制带来的响应滞后问题。此外，系统在执行渲染前对基础几何模型和色值进行就绪情况校验，为最终画面的输出确立了基础的数据完整性校验机制。这能够在维持低延迟触发的同时，避免因零碎渲染块未完全就绪而引发的穿模或画面中断，保障了轨道式增强现实体验的连续性与稳定性。