基于元宇宙的沉浸式空间视觉展示系统的制作方法

本发明涉及虚拟现实，具体为基于元宇宙的沉浸式空间视觉展示系统。

背景技术：

1、随着虚拟现实（vr）、增强现实（ar）以及元宇宙等技术的快速发展，沉浸式空间视觉展示系统已成为技术领域的热点。这些系统通过模拟真实世界的三维环境，为用户提供了一种全新的视觉和交互体验；然而，现有技术在实现多用户互动和高度沉浸感方面仍存在局限，包括硬件部署的复杂性、动作捕捉的准确性以及实时渲染的性能等问题；

2、尽管沉浸式展示系统在教育、娱乐、设计等领域展现出巨大潜力，但目前市场上的解决方案往往缺乏对多用户同时交互的优化，现有系统在硬件部署上可能不够灵活或成本较高，在动作捕捉方面可能存在延迟或精度不足的问题，而在实时渲染方面则可能无法满足所有用户视角和动作的正确显示，导致用户体验受限，现有技术在场景动态性、用户交互以及个性化体验方面也亟需改进。

3、为了解决上述缺陷，现提供技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有沉浸式空间视觉展示系统在多用户交互、动作捕捉精度、实时渲染性能以及个性化体验方面的局限性问题，而提出基于元宇宙的沉浸式空间视觉展示系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、基于元宇宙的沉浸式空间视觉展示系统，包括：

4、部署模块，用于根据用户需求及技术选型进行硬件部署，包括硬件技术方案分析、硬件设备选择、安装与校准；

5、采集模块，用于根据软件算法配合硬件设备对用户动作进行采集，包括初始化设置、数据同步、预处理、动作识别和性能监测；

6、交互集成模块用于将采集模块捕捉到的用户动作与展示系统的交互逻辑集成，确保动作捕捉与用户期望一致；

7、建模渲染模块用于建立虚拟角色模型，为虚拟角色绑定骨骼和动画，实时渲染虚拟角色动作；

8、场景设置模块，用于创建和管理虚拟环境的总体布局、风格和动态元素，并集成用户交互以影响环境变化，同时优化和选择最佳的组合场景设计；

9、多用户适配模块，用于在多用户环境下使每个用户的视角和动作都能得到正确的渲染和显示；

10、还用于通过多用户测试收集用户反馈，使用问题跟踪系统记录和分配问题，制定优化计划和时间表，建立持续反馈循环。

11、进一步的，所述部署模块根据用户需求及技术选型进行硬件部署的过程如下：

12、收集用户对展示系统的具体需求，包括预期的用户体验及交互方式；

13、确定所需的技术参数，包括追踪范围、精度及同步性；

14、分析不同硬件技术方案的优缺点，包括光学追踪、惯性追踪及深度传感器；

15、选择与用户需求相适配的硬件技术方案；根据硬件技术方案选择对应的硬件设备；

16、按照预设的布局在部署场地进行硬件设备的安装，并将所有硬件设备通过对应的接口与网络连接，设置网络连接；

17、对安装的硬件设备进行校准并进行测试以检查硬件设备是否正常工作，以及是否存在盲区，并根据测试结果调整安装布局。

18、进一步的，所述采集模块根据软件算法配合硬件设备对用户动作进行采集的具体操作步骤如下：

19、确定用户动作捕捉类型，并设定动作捕捉精度和系统响应时间；

20、进行初始化设置，包括时间同步、设备识别和校准，确保硬件设备在同一参考框架下工作，设置采集参数如采样率、分辨率和动态范围；

21、集成动作捕捉算法，实现数据的高效稳定传输和正确解析；

22、实时采集用户动作数据，并进行预处理；

23、同步不同硬件设备采集的数据，保持数据的一致性；

24、应用动作识别算法，将预处理后的数据转换为可识别的用户动作；

25、监测采集模块性能，通过综合评估参数如延迟、采样率、精度、数据完整性、追踪范围和追踪稳定性，进行评分和权重分配，计算综合性能评分；

26、将综合性能评分与预设评分阈值比对，判定性能是否达标，并根据需要进行问题诊断和优化措施；

27、完成优化后，重新评估性能，并设置周期性性能评估，确保持续满足性能标准，保持过程透明度。

28、进一步的，所述采集模块根据需要进行问题诊断和优化措施的具体操作步骤如下：

29、对采集模块进行具体的诊断，确定性能不达标的具体原因；

30、根据诊断结果，采取相对应的优化措施，包括升级硬件、优化软件算法、调整配置参数或改进操作流程；

31、完成优化措施后，重新对采集模块的性能进行评估，以确定采集模块的性能达到预设的评分阈值；

32、当达到预设的评分阈值时，则设置性能评估周期，定期对采集模块的性能进行评估，并向用户实时展示采集模块的性能及正在采集的措施。

33、进一步的，所述交互集成模块将采集模块捕捉到的用户动作与展示系统的交互逻辑集成的具体操作步骤如下：

34、确定用户动作与系统响应的对应关系，定义捕捉到的动作触发的交互行为；

35、将用户动作数据与交互逻辑关联，形成可执行的交互命令；

36、根据交互脚本，映射用户动作到系统响应；

37、集成交互脚本和逻辑到展示系统中，响应采集模块输入，并调整用户界面；

38、在受控环境中测试交互集成功能，优化交互逻辑以减少延迟；

39、收集用户反馈，调整交互逻辑以改善用户体验；

40、设计错误处理机制，包括错误类型定义、错误检测、容错阈值设定、响应措施和冗余系统设计。

41、进一步的，所述交互集成模块中错误处理机制的过程如下：

42、对出现的错误类型进行定义，包括数据丢失、数据不准确、系统延迟及响应异常，嵌入错误检测逻辑，实时监控动作捕捉数据和系统响应，用于及时发现异常；

43、为每种错误类型设定容错阈值，超过阈值时触发错误处理流程，针对不同类型的错误，设计相应的响应措施；

44、使用冗余硬件或软件提高容错能力，利用数据校正算法，当检测到不准确的动作捕捉数据时，自动或手动进行校正；

45、提供用户反馈通道，允许用户报告遇到的问题，并将用户反馈用于改进错误处理，记录详细的错误日志；

46、在用户界面上提供错误提示和恢复选项，指导用户在遇到问题时的具体操作，根据系统恢复策略。

47、进一步的，所述建模渲染模块建立虚拟角色模型，为虚拟角色绑定骨骼和动画，实时渲染虚拟角色动作的具体操作步骤如下：

48、设定虚拟角色的外观、风格和特征，并设计角色概念图；

49、使用3d建模软件创建并细化虚拟角色的3d模型，添加细节和纹理；

50、为虚拟角色模型绑定骨骼系统，创建骨骼和关节，并进行权重绘制；

51、根据捕捉到的动作数据制作动画序列，并整合到虚拟角色的动画系统中；

52、集成实时动画应用系统，应用用户动作数据至虚拟角色；

53、配置渲染参，并集成实时渲染引擎，优化模型、纹理和动画；

54、将虚拟角色动画与交互逻辑集成，确保动作响应用户交互；

55、进行角色动画测试，调整动作捕捉数据和动画效果；

56、收集并利用用户反馈优化动画和渲染效果。

57、进一步的，所述场景设置模块创建和管理虚拟环境的总体布局、风格和动态元素的过程如下：

58、确定场景布局、风格及动态元素，设计并创建场景中的静态元素；

59、开发动态元素，包括天气变化和光照变化，实现时间系统；集成天气系统，模拟自然光照和动画粒子效果；

60、设计场景流动性，并允许用户交互影响环境；

61、优化渲染性能和场景音效；

62、全面测试场景并收集用户反馈，调整设计以提升体验，优化动态元素的表现，形成多套组合场景设计，并对多套组合场景设计的优先选择进行分析。

63、进一步的，所述场景设置模块对多套组合场景设计的优先选择进行分析的具体步骤如下：

64、采集多套组合场景设计的评优因素进行综合分析，评优因素包括：

65、用户体验满意度：通过反馈表收集用户满意度评分，并计算平均评价分；

66、性能效率：测量场景加载时间、渲染帧率和系统资源消耗，并将得到的场景加载时间、渲染帧率和系统资源消耗归一化处理后，以场景加载时间与渲染帧率的乘积除以系统资源消耗，得到性评值；

67、视觉真实性：评估场景的视觉细节、纹理质量和光照效果，并分别赋予1-20的评分，记为视评分、纹评分及光评分，归一化处理后，分别以视评分、纹评分及光评分作为三角形的三条边，建立三角形，以预设影响因子作为高建立三棱锥模型，计算该三棱锥模型的表面积，记为视真值；

68、再将得到的平均评价分、性评值及视真值归一化处理后，代入以下公式：以得到评估值pgz，式中pp、xp及sz分别为平均评价分、性评值及视真值；

69、将多套组合场景设计得到的评估值按照大小进行排序，并选取评估值最高的组合场景设计作为最优选择。

70、进一步的，所述多用户适配模块在多用户环境下使每个用户的视角和动作都能得到正确的渲染和显示的具体过程如下：

71、为每个用户分配独特角色或身份，并管理视角以避免相互干扰；通过同步机制，实时同步所有用户的动作和视角更新；应用视差调整和立体渲染技术，提供个性化视觉体验；

72、设计交互式环境，允许用户动作影响环境，使用空间音频技术增强沉浸感；

73、提供定制化用户界面，实现社交交互功能，创建共享交互元素；

74、进行多用户测试，收集并整理用户反馈，评估问题优先级，具体过程如下：

75、通过标准化的在线调查工具收集用户的反馈信息，根据系统功能和潜在问题，预定义问题分类；

76、收集用户在测试期间提供的反馈，包括定量数据和定性描述；对收集的反馈进行整理，将相似度达到预设标准的问题归类到相同的分类中；

77、根据问题的影响范围、严重程度和用户反馈频率评估问题的优先级，具体将问题影响范围通过1-100的评分进行评估，记为影分值；问题严重程度通过百分比进行量化，记为严评值，结合用户反馈频率，归一化处理后通过公式计算得到严评值，并将得到的严评值作为衡量问题优先级的标准；

78、将所有问题的严评值按照大小进行排序，确定最值得优化的问题；

79、最后使用问题跟踪系统记录和分配问题，制定优化计划，进行迭代测试。

80、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

81、本发明，通过多用户适配模块，实现了在多用户环境下每个用户的视角和动作都能得到正确渲染和显示，从而显著提升了多用户交互体验，通过同步机制和个性化视觉体验技术，如视差调整和立体渲染，确保了用户间的交互不会产生干扰，同时增强了用户在虚拟环境中的沉浸感；

82、本发明，通过交互集成模块和错误处理机制进一步优化了系统性能，减少了延迟，提高了响应速度和准确性，利用用户界面的定制化设计，不仅提供了与用户相关联的信息和控制选项，还实现了社交交互功能，允许用户在虚拟环境中进行有效交流和协作，这增强了用户界面的友好性和易用性；

83、本发明，场景设置模块通过集成动态元素和用户交互，使得虚拟环境能够实时响应用户的动作，从而增强了场景的动态性和真实感，通过建立持续的用户反馈循环，不断收集和分析用户反馈，及时调整场景设计和系统性能，确保了系统能够持续进化并满足用户需求，实现了系统优化和用户体验提升的正向循环。