四川農業大學李夢馨獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉四川農業大學申請的專利基于親生物體驗的多感官交互系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119126972B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-22發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411153712.7,技術領域涉及:G06F3/01;該發明授權基于親生物體驗的多感官交互系統是由李夢馨;肖蘅栩;陳禹含設計研發完成,并于2024-08-21向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于親生物體驗的多感官交互系統在說明書摘要公布了:本發明基于親生物體驗的多感官交互系統,包括交互體驗模塊、虛擬自然場景模塊、用戶反饋模塊、多感官刺激模塊、UI設計與數據可視化模塊、體驗反饋模塊和中央處理模塊;可以解決現有技術在觸覺反饋模擬以及生理反應與情感之間的準確度和精確度上的不足,這為用戶提供了一個沉浸式的、多感官的、自然親近的療愈體驗。
本發明授權基于親生物體驗的多感官交互系統在權利要求書中公布了:1.基于親生物體驗的多感官交換系統,其特征在于,包括交互體驗模塊(1)、虛擬自然場景模塊(2)、用戶反饋模塊(3)、多感官刺激模塊(4)、UI設計與數據可視化模塊(5)、體驗反饋模塊(6)和中央處理模塊(7); 所述交互體驗模塊(1),用于接收用戶的語音和手勢輸入,通過語音識別和圖像識別技術,將用戶的意圖轉化為系統可理解的指令,提供直觀、自然的交互方式,使用戶能夠輕松與系統進行交互,結合UI設計與數據可視化模塊(5),為用戶提供友好的操作界面和反饋; 所述虛擬自然場景模塊(2),利用3D建模和實時渲染技術,創建逼真的自然環境,增強用戶的沉浸感,根據用戶的交互指令和系統的控制信號,動態調整場景中的元素,包括光影變化和風力模擬,為用戶提供一個與真實環境相似或超越真實環境的體驗,促進用戶的身心放松和愉悅感; 所述虛擬自然場景模塊(2)包括視覺通道子模塊(21)、落葉動效子模塊(22)和音效與視覺同步子模塊(23); 所述視覺通道子模塊(21),利用TouchDesigner軟件和L-System技術構建復雜的自然元素,包括植物、動物和地形,通過高分辨率的環境貼圖和光影效果增強場景的真實感及交互式元素,包括動態天氣系統和日夜變化,提供豐富的視覺內容,其詳細步驟如下: S21.1、L-System構建虛擬植物框架; 定義L-System規則,根據所需植物的特征,定義相應的L-System規則,所述L-System規則將決定植物的生長模式和形態; S21.2、創建L-System生成器,在所述TouchDesigner軟件中,使用SOP功能元件來創建L-System生成器,所述L-System生成器將根據定義的所述L-System規則,逐步生成虛擬植物的框架; S21.3、通過調整所述L-System生成器的參數,優化生成的所述虛擬植物框架; S21.4、環境映射技術增強視覺真實感獲取環境貼圖,獲取一張高質量的環境貼圖,所述環境貼圖應包含豐富的光影信息和紋理細節,以使虛擬植物提供逼真的環境映射效果; S21.5、創建環境映射材質,在所述TouchDesigner軟件中,使用MAT功能原件創建環境映射材質,將獲取的所述環境貼圖作為輸入,并設置相應的材質參數; S21.6、應用所述環境映射材質,將創建的所述環境映射材質應用到所述虛擬植物框架上,通過調整所述材質參數和光照條件,使得虛擬植物能夠逼真地反射周圍環境的光影信息,增強視覺真實感; S21.7、根據需要對所述虛擬植物的視覺效果進行優化,包括添加陰影效果和調整光照方向,提升所述虛擬植物的真實感; S21.8、實時預覽和渲染,通過所述TouchDesigner軟件的實時預覽功能,調整和優化所述虛擬植物框架的外觀和環境映射效果,確保最終渲染效果符合預期; 所述落葉動效子模塊(22),用于模擬落葉在風中的動態效果,并響應氣流傳感器的輸入以調整落葉的運動狀態,其詳細步驟如下: S22.1、初始化SOP流程,在Houdini中創建一個新的SOP網絡,設置基本的工作環境和參數; S22.2、收集落葉的物理屬性數據,包括質量、形狀和密度,創建一個3D落葉模型庫,包含不同種類和狀態的落葉,從所述3D落葉模型庫中選擇并導入落葉模型,根據需要調整模型的大小、位置和旋轉; S22.3、集成氣流傳感器,連接氣流傳感器并設置數據接口,在SOP流程中創建一個自定義節點或腳本,用于接收和處理氣流傳感器數據; S22.4、設置落葉動力學,在SOP流程中添加物理引擎節點,包括重力和風節點,將所述氣流傳感器數據連接到風節點的相應參數上,根據實時數據調整風力,并調整其他物理參數以模擬真實的落葉動態; S22.5、創建粒子系統,在SOP流程中添加粒子系統節點,包括Scatter或POPSNetwork節點,將落葉模型作為粒子系統的實例對象,根據需要設置粒子的數量、速度和旋轉參數; S22.6、添加視覺特效,為落葉添加紋理、光照和陰影效果,以增強視覺效果,使用Houdini的材質系統為落葉指定合適的材質,調整燈光和攝影機參數以獲得最佳的視覺效果; 所述音效與視覺同步子模塊(23),根據視覺場景中的不同元素播放相應的音效,利用3D音效技術,使用戶能夠感知聲音的方向和距離,增加沉浸感,還包含與用戶交互相關的音效反饋,其詳細步驟如下: S23.1、創建河流和飛鳥模型,在Houdini的SOPs網絡中創建河流模型,使用POPs粒子系統創建飛鳥模型,設置粒子的初始位置、速度和生命周期屬性; S23.2、設置CHOP網絡,在Houdini中創建一個新的CHOP網絡,將飛鳥粒子的位置和速度動畫數據導入到CHOP網絡中; S23.3、創建事件觸發器,在CHOP網絡中創建一個事件觸發器,編寫邏輯來檢測飛鳥粒子是否滿足觸發條件,當滿足條件時,觸發一個事件,用于播放音效; S23.4、導入與同步音效,將鳥鳴音效文件導入到Houdini中,使用Houdini的音頻工具或第三方插件,將音效與CHOP網絡中的事件進行同步,確保音效的播放時間與視覺元素的動畫時間線一致; 所述用戶反饋模塊(3),利用生物傳感器技術,實時監測用戶的生理參數,包括心率和皮膚電反應,分析用戶的生理數據,評估用戶的情緒狀態和壓力水平,并將用戶反饋數據傳輸給系統,用于優化系統輸出和提供個性化建議; 所述多感官刺激模塊(4),利用多種感官刺激手段,增強用戶在虛擬自然環境中的沉浸感和真實感,提供視覺、聽覺和觸覺多種感官刺激,包括立體圖像、自然聲音和震動反饋,根據虛擬自然場景的變化和用戶行為,動態調整感官刺激的類型和強度,通過多感官刺激,幫助用戶更好地感知和理解虛擬環境,提高交互體驗的效果; 所述UI設計與數據可視化模塊(5),設計直觀易用的用戶界面,方便用戶與系統進行交互,通過圖表和動畫形式,將用戶數據和系統狀態以可視化的方式呈現給用戶,提供數據分析和挖掘功能,幫助用戶更好地理解自己的需求和系統的性能表現; 所述體驗反饋模塊(6),收集和分析用戶對所述多感官交換系統的整體評價和建議,通過問卷調查、訪談和社交媒體多種渠道收集用戶反饋,對用戶反饋進行整理和分析,識別系統存在的問題和改進空間,將用戶反饋轉化為具體的改進措施和產品開發建議,并不斷提升系統的用戶體驗和滿意度; 所述中央處理模塊(7),用于接收各個模塊的輸入數據,進行統一的處理和分析,根據用戶反饋和交互指令,協調各個模塊的工作,確保系統的整體運行流暢和高效,實時更新系統的狀態信息,并將其傳遞給UI設計與數據可視化模塊(5)進行展示; 所述交互體驗模塊(1)與所述中央處理模塊(7)連接,所述虛擬自然場景模塊(2)與所述中央處理模塊(7)連接,所述虛擬自然場景模塊(2)與所述多感官刺激模塊(4)連接,所述用戶反饋模塊(3)與所述中央處理模塊(7)連接,所述多感官刺激模塊(4)與所述中央處理模塊(7)連接,所述UI設計與數據可視化模塊(5)與所述中央處理模塊(7)連接,所述體驗反饋模塊(6)與所述中央處理模塊(7)連接。
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