一种游乐设备的轨道形状测绘方法、系统及虚拟现实设备与流程

1.本发明涉及轨道形状测绘领域，尤其是一种游乐设备的轨道形状测绘方法、系统及虚拟现实设备。


背景技术：

2.游乐场是指让儿童、市民娱乐玩耍的场所，在游乐场中有许多游乐设备，其较为常见的游乐设备包括跷跷板、旋转木马、秋千、滑梯、玩具小屋及迷宫等。而在一些大型游乐场还会建造过山车、摩天轮。这些大型的游乐设备不仅能够为提供人们娱乐及享受，还可以锻炼其身体的协调能力。
3.vr是virtual reality的缩写，其中文含义为虚拟现实。虚拟现实是多媒体技术的应用形式，它是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及行为心理学等科学领域飞速发展的结晶。主要依赖于三维实时图形显示、三维定位跟踪、触觉及嗅觉传感技术、人工智能技术、高速计算与并行计算技术以及人的行为学研究等多项关键技术的发展。随着虚拟现实技术的发展，真正地实现虚拟现实，将引起整个人类生活与发展的很大变革。
4.此前，不时传出有相关游乐场发生安全事故的报道，尤其是那些大型游乐场中具备有轨道运行的游乐设备，其一旦失控所造成的损失往往是不可挽回的。因此，将游乐体验与vr技术进行有效结合是解决现有技术中缺陷的有效方式，但是目前缺少一种准确测绘游乐设备的轨道形状的方案。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种游乐设备的轨道形状测绘方法、系统及虚拟现实设备，克服了现有技术中的不足，实现了游乐设备轨道形状的准确测绘，可以实现将游乐体验与vr技术之间的有效结合。
6.为了实现上述目的，本发明的第一方面提供的一种游乐设备的轨道形状测绘方法，包括如下步骤：提供信号标识，所述信号标识分布在游乐设备的轨道上；提供测绘装置，并以预设移动速度使所述测绘装置在所述轨道上移动；在移动过程中，所述测绘装置读取所述信号标识所代表的测绘点编号和刻度信息，并记录所述测绘装置自身的运动姿态信息；提供轨迹线绘制装置，所述轨迹线绘制装置根据所述测绘点编号、所述刻度信息和所述姿态信息绘制代表所述轨道形状的多条线段；所述轨迹线绘制装置组合所述多条线段，形成代表所述轨道形状的轨迹线。本发明所提出的游乐设备的轨道形状测绘方法填补了现有技术中的空白，可以实现对轨道形状的准确测绘。
7.可选地，所述游乐设备的轨道形状测绘方法还包括：将所述信号标识设置在所述游乐设备的所述轨道上。本发明通过将信号标识分布在轨道上可以尽可能地与真实轨道轨迹保持一致，提高了测绘的准确性。
8.可选地，所述将所述信号标识设置在所述游乐设备的所述轨道上包括：在所述游乐设备的轨道上确定测绘点；将所述信号标识设置在所述测绘点上，且自所述轨道的起点
至所述轨道的终点，所述测绘点编号的数值依次递增。本发明可以根据实际需要在轨道上设置多个不同的测绘点，再将信号标识设置在所述测绘点上，实现了对资源的合理分配。
9.可选地，所述信号标识包括二维码标识，所述将所述信号标识设置在所述游乐设备的所述轨道上包括：将所述二维码标识设置在所述游乐设备的所述轨道上的不同位置。本发明通过采用二维码作为信号标识，其优点在于技术成熟，易于实现。
10.可选地，所述轨迹线绘制装置根据所述测绘点编号、所述刻度信息和所述姿态信息绘制代表所述轨道形状的多条线段包括：所述轨迹线绘制装置将第n 1个测绘点的刻度信息和姿态信息分别与第n个测绘点的刻度信息和姿态信息作差，其中n≧1；所述轨迹线绘制装置根据所述作差的结果确定第n条线段的距离和方向。本发明通过利用刻度信息和姿态信息的差值来实现对线段的绘制，一方面提高了绘制的精度，另一方面也减少了计算量。
11.可选地，所述测绘装置读取所述信号标识所代表的测绘点编号和刻度信息包括：设定时间周期；所述测绘装置在每个所述时间周期读取所述信号标识所代表的测绘点编号和刻度信息。本发明通过在固定周期内读取信号标识所代表的测绘点编号和刻度信息，可以适用于不同测绘精度的要求。
12.可选地，所述提供测绘装置包括：提供一信号标识识别模块；提供一运动姿态信息记录模块；将所述信号标识识别模块和所述运动姿态信息记录模块组合形成所述供测绘装置。本发明所提供的测绘装置将信号标识识别模块和运动姿态信息记录模块集合为一体，其优点在于集成度高，可以实现同时对多种信息的识别。
13.可选地，所述记录所述测绘装置自身的运动姿态信息包括：利用所述运动姿态信息记录模块记录所述测绘装置自身的倾角和加速度。本发明通过记录每个测绘点测绘装置自身的倾角和加速度，就可以在坐标系中拟合更加符合实际的轨迹线，其方法简单准确。
14.本发明的第二方面还提供一种游乐设备的轨道形状测绘系统，所述游乐设备的轨道形状测绘系统包括信号标识、测绘装置和轨迹线绘制装置；所述信号标识、所述测绘装置和所述轨迹线绘制装置如本发明第一方面中所述。本发明所提出的游乐设备的轨道形状测绘系统填补先现有技术中的空白，可以实现对轨道形状的准确测绘，其系统构成简单，易于实现。
15.本发明的第三方面还提供一种虚拟现实设备，所述虚拟现实设备用于模拟游乐设备的轨道形状，所述游乐设备的轨道形状在测绘时采用本发明第一方面中所述的游乐设备的轨道形状测绘方法。本发明所提出的虚拟现实设备通过采用准确的轨道形状测绘方法所测得的轨迹线，有效避免了测量值与实际偏差过大引起的虚实不一致问题。明显提高了虚拟现实设备与物理轨道运动轨迹的姿态一致性，通过采用高精度测量设备及合适的测绘方法，获得的轨道轨迹数据误差控制在测量仪器精度内，与现有的设计与工程实施偏差相比，提高了多个数量级。
附图说明
16.图1为本发明游乐设备的轨道形状测绘方法实施例的流程图；
17.图2为本发明游乐设备的轨道形状测绘系统实施例的示意图。
具体实施方式
18.下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路，软件或方法。
19.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。
20.请参见图1，本发明的实施例提供的一种游乐设备的轨道形状测绘方法，包括如下步骤：
21.s1、提供信号标识，信号标识分布在游乐设备的轨道上；
22.在一个可选的实施例中，本发明所提出的游乐设备的轨道形状测绘方法还包括将信号标识设置在游乐设备的轨道上。更进一步地，将信号标识设置在游乐设备的轨道上包括：在游乐设备的轨道上确定测绘点；将信号标识设置在测绘点上，且自轨道的起点至轨道的终点，测绘点编号的数值依次递增。其中，信号标识在设置时可以通过人工来进行设置，在另外的一个或一些实施例中，信号标识在设置时还可以借助其他仪器或者设备来进行。
23.在一个实施例中，以信号标识为二维码定位仪为例，二维码定位仪为可以展示二维码的装置；二维码定位仪可以包括一个展示区域，展示区域内设置有包括但不限于二维码标识。在另一的一个实施例中，二维码定位仪还可以是一个电子设备，二维码定位仪上包括显示屏，显示屏用于展示电子版的二维码标识，电子版的二维码标识的优点在于可以随时更新其代表的信息，能够适用于各种不同的使用场景。在实际的使用中，仅需将具有二维码标识的二维码定位仪设置在游乐设备的轨道上的不同位置即可，本发明通过采用二维码作为信号标识，其优点在于技术成熟，易于实现。
24.s2、提供测绘装置，并以预设移动速度使测绘装置在轨道上移动。
25.在一个可选的实施例中，测绘装置可以设置在轨道上，并能够从测绘起点至测绘终点无阻碍地移动；也就是说，该测绘装置可以根据轨道的不同状态，进行偏转角度和加速度的调整。需要进行说明的是，测绘装置的具体移动速度主要是根据测绘精度要求所确定的；即当测绘精度要求高时，可以降低测绘装置的移动速度；当测绘精度要求低时，可以提高测绘装置的移动速度。
26.在一个可选的实施例中，提供测绘装置包括：提供一信号标识识别模块；以及提供一运动姿态信息记录模块；将信号标识识别模块和运动姿态信息记录模块组合形成供测绘装置。更进一步地，信号标识识别模块包括可以识别二维码的装置或仪器，前述装置或仪器可以包括但不限于高速照相机等高速图像采集设备，高速图像采集设备兼具二维码设备的功能；此外，运动姿态信息记录模块可以包括但不限于数字姿态仪，数字姿态仪可以参考现有技术，由于其本身的构成并非是本发明的核心发明点，为行文简洁，在此就不进行赘述。本发明所提供的测绘装置将信号标识识别模块和运动姿态信息记录模块集合为一体，其优
点在于集成度高，可以实现同时对多种信息的识别。
27.s3、在移动过程中，测绘装置读取信号标识所代表的测绘点编号和刻度信息，并记录测绘装置自身的运动姿态信息。
28.在一个可选的实施例中，测绘装置读取信号标识所代表的测绘点编号和刻度信息包括：设定时间周期；测绘装置在每个时间周期读取信号标识所代表的测绘点编号和刻度信息；其中刻度信息可以为轨道起点到该测绘点的距离。在一个可选的实施例中，时间周期可以设定为30秒；在另外一个或一些实施例中，时间周期还可以设定为任何时间段，在此就不一一进行列举。本发明通过在固定周期内读取信号标识所代表的测绘点编号和刻度信息，可以适用于不同测绘精度的要求。
29.在一个可选的实施例中，记录测绘装置自身的运动姿态信息包括：利用运动姿态信息记录模块记录测绘装置自身的倾角和加速度；其中，倾角包括x轴、y轴和z轴上的倾角。本发明通过记录每个测绘点测绘装置自身的倾角和加速度，就可以在坐标系中拟合更加符合实际的轨迹线。
30.s4、提供轨迹线绘制装置，轨迹线绘制装置根据测绘点编号、刻度信息和姿态信息绘制代表轨道形状的多条线段；
31.在一个可选的实施例中，轨迹线绘制装置可以是与测绘装置通信连接的信号处理设备，在一个实施例中，通信连接的方式可以采用有线连接；在另外的一个实施例中，通信连接的方式还可以采用无线连接，信号处理设备包括但不限于上位机。此外，轨迹线绘制装置还可以是一个信号处理模块，信号处理模块可以直接集成在测绘装置上，测绘装置既能够实现信号采集的功能，还能够实现信号处理的功能，其优点在于集成度高。
32.在一个可选的实施例中，轨迹线绘制装置根据测绘点编号、刻度信息和姿态信息绘制代表轨道形状的多条线段包括：轨迹线绘制装置按照测绘点编号的值，以从小到大顺序将刻度信息和姿态信息进行排列，约定第一个测绘点为原点；轨迹线绘制装置将第n 1个测绘点的刻度信息和姿态信息分别与第n个测绘点的刻度信息和姿态信息作差，其中n≧1；轨迹线绘制装置再根据作差的结果确定第n条线段的距离和方向。本发明通过利用刻度信息和姿态信息的差值来实现对线段的绘制，一方面提高了绘制的精度，另一方面也减少了计算量。
33.s5、轨迹线绘制装置组合多条线段，形成代表轨道形状的轨迹线。
34.在一个可选的实施例中，在对多条线段进行组合时，主要是从轨道的起点到终点依次进行组合。本发明所提出的游乐设备的轨道形状测绘方法填补了现有技术中的空白，可以实现对轨道形状的准确测绘。
35.请参见图2本发明的实施例还提供一种游乐设备的轨道形状测绘系统，游乐设备的轨道形状测绘系统包括信号标识2、测绘装置3和轨迹线绘制装置；信号标识2、测绘装置3和轨迹线绘制装置如本发明游乐设备的轨道形状测绘方法实施例中所述。
36.在一个可选的实施例中，信号标识2可以为二维码定位仪，即二维码定位仪为可以展示二维码的装置；二维码定位仪可以包括一个展示区域，展示区域内设置有包括但不限于二维码标识。在另一的一个实施例中，二维码定位仪还可以是一个电子设备，二维码定位仪上包括显示屏，显示屏用于展示电子版的二维码标识，电子版的二维码标识的优点在于可以随时更新其代表的信息，能够适用于各种不同的使用场景。其中，二维码定位仪可以设
置在轨道1的一侧，在另外的一个实施例中，二维码定位仪还可以轨道1的中间。
37.在一个可选的实施例中，测绘装置3可以设置在轨道1上，并能够从测绘起点至测绘终点无阻碍地移动；也就是说该测绘装置3可以根据轨道1的不同状态，进行偏转角度和加速度的调整。需要进行说明的是，测绘装置3的具体移动速度主要是根据测绘精度要求所确定的；即当测绘精度要求高时，可以降低测绘装置3的移动速度；当测绘精度要求低时，可以提高测绘装置3的移动速度。
38.请回看图2，测绘装置3可以包括支架以及设置在支架上的信号标识2识别模块和运动姿态信息记录模块，信号标识2识别模块和运动姿态信息记录模块可以统一集成为一体。更进一步地，信号标识2识别模块包括可以识别二维码的装置或仪器，前述装置或仪器可以包括但不限于高速照相机等高速图像采集设备，高速图像采集设备兼具二维码设备的功能；此外，运动姿态信息记录模块可以包括但不限于数字姿态仪，数字姿态仪可以参考现有技术，由于其本身的构成并非是本发明的核心发明点，为行文简洁，在此就不进行赘述。此外，支架与轨道1接触的部分还设置有滑轮(图中未示出)以及与滑轮传动连接的马达，通过控制马达的转速可以实现测绘装置3依照轨道1的轨迹移动。
39.在一个可选的实施例中，轨迹线绘制装置可以是与测绘装置3通信连接的信号处理设备，在一个实施例中，通信连接的方式可以采用有线连接；在另外的一个实施例中，通信连接的方式还可以采用无线连接，信号处理设备包括但不限于上位机。此外，轨迹线绘制装置还可以是一个信号处理模块，信号处理模块可以集成在测绘装置3上，测绘装置3既能够实现信号采集的功能，还能够实现信号处理的功能，其优点在于集成度高。本发明所提出的游乐设备的轨道形状测绘系统填补先现有技术中的空白，可以实现对轨道1形状的有效测绘，其系统构成简单，易于实现。
40.跟进一步地，轨迹线绘制装置包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，存储器用于存储计算机程序，计算机程序包括程序指令，处理器被配置用于调用程序指令，执行如本发明游乐设备的轨道形状测绘方法实施例中轨迹线绘制装置所执行的任意步骤。
41.应当理解，在本发明实施例中，所称存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器还可以存储有设备类型的相关信息。
42.处理器用于运行或执行被存储在内部存储器中的操作系统，各种软件程序，以及自身的指令集，并用于处理来自于触摸式输入装置或自其它外部输入途径接收到的数据和指令，以实现各种功能。处理器可以包括但不限于中央处理器、通用图像处理器、微处理器、数字信号处理器、现场可编程逻辑门阵列，应用专用集成电路中的一种或多种。在一些实施例中，处理器和存储器控制器可在单个芯片上实现。在一些其他实施方案中，它们可分别在彼此独立的芯片上实现。
43.输入设备可以是摄像头等，摄像头又称为电脑相机、电脑眼以及电子眼等，是一种视频驶入设备，以及数字键盘或机械键盘等触摸式输入装置；输出设备可以包括显示器等。
44.本发明的实施例还提供一种虚拟现实设备，虚拟现实设备用于模拟游乐设备的轨道形状，游乐设备的轨道形状在测绘时采用本发明游乐设备的轨道形状测绘方法实施例中的任意步骤。需要进行说明的是，虚拟现实设备可以为vr头盔、vr眼镜的任意一种，vr头盔
和vr眼镜的其他组成部件和结构可以参照现有设计，在此就不再赘述。
45.本发明所提出的虚拟现实设备通过采用准确的轨道形状测绘方法所测得的轨迹线，有效避免了测量值与实际偏差过大引起的虚实不一致问题。例如在一些实时交互vr黑暗骑乘项目中，通过前述方法测绘获得项目轨道形状数据及轨迹线，并将轨道数据传入vr程序中，实现轨道车量设备的移动与vr头显姿态方向一致，达到了虚实结合的沉浸式体验。
46.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。