本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)播放視頻的系統(tǒng)和方法，尤其是涉及了一種單車實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)調(diào)整播放虛擬現(xiàn)實(shí)視頻的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注自己的身體健康，騎車成為一種重要的健身方法。在健身房里，人們騎著普通健身自行車鍛煉身體，總覺(jué)得枯燥乏味、興趣全無(wú)，實(shí)在是棄之可惜，食之無(wú)味?？茖W(xué)健身的理念日漸深入人心，鍛煉者更加注重騎車的健身質(zhì)量和效果，希望在輕松愉快的環(huán)境中騎車鍛煉身體，能夠?qū)崟r(shí)了解自己的運(yùn)動(dòng)狀況，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到最佳的運(yùn)動(dòng)效果。普通的動(dòng)感單車不能與視頻模塊相連，沒(méi)有交互性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種單車實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)調(diào)整播放虛擬現(xiàn)實(shí)視頻的系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一、一種單車實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)調(diào)整播放虛擬現(xiàn)實(shí)視頻的系統(tǒng)：

系統(tǒng)包括動(dòng)感單車、電源模塊、霍爾測(cè)速模塊、單片機(jī)模塊、藍(lán)牙模塊和視頻模塊；霍爾測(cè)速模塊安裝在動(dòng)感單車的驅(qū)動(dòng)輪處，電源模塊與單片機(jī)模塊連接，霍爾測(cè)速模塊與單片機(jī)模塊連接，單片機(jī)模塊與藍(lán)牙模塊連接，藍(lán)牙模塊和視頻模塊無(wú)線連接；霍爾測(cè)速模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)感單車驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，獲得速度脈沖信號(hào)，并傳給單片機(jī)模塊，單片機(jī)模塊依據(jù)速度脈沖信號(hào)獲得動(dòng)感單車的車速并傳送給藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊將速度的數(shù)據(jù)無(wú)線實(shí)時(shí)地傳送到視頻模塊。

所述電源模塊的正負(fù)電源線分別與單片機(jī)模塊的vcc引腳和gnd引腳相連。

所述霍爾測(cè)速模塊的vcc引腳與單片機(jī)模塊的vcc引腳相連，霍爾測(cè)速模塊的gnd引腳與單片機(jī)模塊的gnd引腳相連，霍爾測(cè)速模塊的d0引腳與單片機(jī)模塊的p3.2引腳相連；藍(lán)牙模塊的vcc引腳與單片機(jī)模塊的vcc引腳相連，藍(lán)牙模塊的gnd引腳與單片機(jī)模塊的gnd引腳相連，藍(lán)牙模塊的rxd引腳與單片機(jī)模塊的txd引腳相連，藍(lán)牙模塊的txd引腳與單片機(jī)模塊的rxd引腳相連。

二、一種單車實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)調(diào)整播放虛擬現(xiàn)實(shí)視頻的方法：

通過(guò)攝像機(jī)的勻速移動(dòng)采集到真實(shí)物理世界的視頻，人在體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)騎行動(dòng)感單車時(shí)觀看真實(shí)物理世界的視頻，騎行動(dòng)感單車過(guò)程中通過(guò)霍爾測(cè)速模塊檢測(cè)動(dòng)感單車的速度脈沖信號(hào)，單片機(jī)模塊依據(jù)速度脈沖信號(hào)獲得動(dòng)感單車的實(shí)時(shí)速度，在視頻模塊中根據(jù)實(shí)時(shí)速度計(jì)算播放幀率，用播放幀率控制播放真實(shí)物理世界的視頻，使得視頻播放和虛擬現(xiàn)實(shí)騎行相匹配。

所述的根據(jù)實(shí)時(shí)速度計(jì)算播放幀率具體采用以下方式計(jì)算：

先采用以下公式計(jì)算獲得視頻模塊中的漫游路程為：

其中，k表示攝像機(jī)拍攝視頻時(shí)的幀率(單位為每秒幀數(shù))，v表示攝像機(jī)拍攝視頻時(shí)攝像機(jī)勻速移動(dòng)的速度(單位為千米每小時(shí))；

采用以下公式計(jì)算獲得動(dòng)感單車所經(jīng)過(guò)的路程為l：

其中，n1、n2、…、n20表示霍爾測(cè)速模塊在1s內(nèi)采樣獲得的各個(gè)速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)，d表示動(dòng)感單車的驅(qū)動(dòng)輪直徑，m表示磁鋼個(gè)數(shù)；

最后根據(jù)l＝p×δk計(jì)算獲得播放幀率δk，再采用計(jì)算相鄰幀之間的延時(shí)對(duì)視頻播放進(jìn)行控制。

所述用播放幀率控制播放真實(shí)物理世界的視頻具體為：在視頻模塊中，通過(guò)opencv庫(kù)創(chuàng)建視頻顯示的窗口，并將視頻存儲(chǔ)到cvcapture結(jié)構(gòu)體中，然后使用函數(shù)cvqueryframe從cvcapture結(jié)構(gòu)體中讀取每一幀的圖像，再使用函數(shù)cvshowimage在窗口中顯示每一幀的圖像；接著使用函數(shù)recvdata打開(kāi)動(dòng)感單車數(shù)據(jù)傳輸串口，接收動(dòng)感單車的速度數(shù)據(jù)，并計(jì)算相鄰幀之間的延時(shí)，從而控制視頻的播放。

所述通過(guò)攝像機(jī)的勻速移動(dòng)采集真實(shí)物理世界的視頻具體為以下兩種方式的其中一種：

(1)在自行車、汽車、列車等交通工具在勻速移動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)固定在交通工具上的攝像機(jī)采集視頻；

(2)在無(wú)人機(jī)、飛機(jī)等飛行物在勻速移動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)固定在飛行物上的攝像機(jī)采集視頻。

典型的是在人勻速騎行單車過(guò)程中通過(guò)頭戴或者車載的攝像機(jī)采集視頻。

本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)及顯著效果，和以往的方法相比具有以下特點(diǎn)：

本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)采集鍛煉者騎車時(shí)的速度，并能輸出速度數(shù)據(jù)，讓鍛煉者實(shí)時(shí)了解自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。該系統(tǒng)提供了騎車虛擬場(chǎng)景所需的硬件設(shè)備，把車速實(shí)時(shí)輸入視頻模塊中，較好的實(shí)現(xiàn)與視頻模塊的互動(dòng)，增加騎車的娛樂(lè)性，提升騎車健身效果。

本發(fā)明裝置能同步實(shí)時(shí)采集鍛煉者騎車時(shí)的速度，保證速度數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

本發(fā)明裝置可用于驅(qū)動(dòng)視頻模塊模型，且速度和視頻驅(qū)動(dòng)匹配效果好，顯示實(shí)時(shí)性好。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明整體流程圖。

圖2是電源模塊與單片機(jī)模塊的連接電路圖

圖3是霍爾測(cè)速模塊與單片機(jī)模塊的連接電路圖。

圖4是藍(lán)牙模塊與單片機(jī)模塊的連接電路圖。

圖中：1.動(dòng)感單車，2.霍爾傳感器，3.單片機(jī)模塊，4.電源模塊，5.藍(lán)牙模塊，6.視頻模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明包括動(dòng)感單車1、電源模塊4、霍爾測(cè)速模塊2、單片機(jī)模塊3、藍(lán)牙模塊7和視頻模塊6；霍爾測(cè)速模塊2安裝在動(dòng)感單車1的驅(qū)動(dòng)輪處，電源模塊4與單片機(jī)模塊3連接，霍爾測(cè)速模塊2與單片機(jī)模塊3連接，單片機(jī)模塊3與藍(lán)牙模塊5連接，藍(lán)牙模塊5和視頻模塊6無(wú)線連接；霍爾測(cè)速模塊2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)感單車1驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，獲得速度脈沖信號(hào)，并傳給單片機(jī)模塊3，單片機(jī)模塊3依據(jù)速度脈沖信號(hào)獲得動(dòng)感單車4的車速并傳送給藍(lán)牙模塊5，藍(lán)牙模塊5將速度的數(shù)據(jù)無(wú)線實(shí)時(shí)地傳送到視頻模塊6。

如圖2所示，電源模塊4的正負(fù)電源線分別與單片機(jī)模塊3的vcc引腳和gnd引腳相連。

如圖3所示，霍爾測(cè)速模塊2的vcc引腳與單片機(jī)模塊3的vcc引腳相連，霍爾測(cè)速模塊2的gnd引腳與單片機(jī)模塊3的gnd引腳相連，霍爾測(cè)速模塊2的d0引腳與單片機(jī)模塊3的p3.2引腳相連。

如圖4所示，藍(lán)牙模塊5的vcc引腳與單片機(jī)模塊3的vcc引腳相連，藍(lán)牙模塊5的gnd引腳與單片機(jī)模塊3的gnd引腳相連，藍(lán)牙模塊5的rxd引腳與單片機(jī)模塊3的txd引腳相連，藍(lán)牙模塊5的txd引腳與單片機(jī)模塊3的rxd引腳相連。

本發(fā)明的具體實(shí)施過(guò)程是：

在人勻速騎行單車過(guò)程中，通過(guò)頭戴或者車載的攝像機(jī)采集視頻，測(cè)速模塊2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)感單車1驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，獲得速度脈沖信號(hào)，并傳給單片機(jī)模塊3，依據(jù)速度脈沖信號(hào)，單片機(jī)模塊3計(jì)算出動(dòng)感單車1的車速，計(jì)算方法如下：

動(dòng)感單車的車速為：

式中，v為動(dòng)感單車的車速，單位為轉(zhuǎn)/秒，t為速度脈沖信號(hào)的采樣時(shí)間，單位為毫秒，m為t時(shí)間內(nèi)單片機(jī)脈沖計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，單位為個(gè)，n為磁鋼個(gè)數(shù)，單位為個(gè)。

通過(guò)單車上的攝像機(jī)勻速移動(dòng)采集到真實(shí)物理世界的視頻，人在體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)騎行動(dòng)感單車1時(shí)觀看真實(shí)物理世界的視頻，騎行動(dòng)感單車1過(guò)程中通過(guò)霍爾測(cè)速模塊2檢測(cè)動(dòng)感單車1的速度脈沖信號(hào)，單片機(jī)模塊3依據(jù)速度脈沖信號(hào)獲得動(dòng)感單車4的實(shí)時(shí)速度，發(fā)送到藍(lán)牙模塊5。

當(dāng)藍(lán)牙模塊5將動(dòng)感單車的速度數(shù)據(jù)，無(wú)線實(shí)時(shí)地傳入視頻模塊6后，視頻模塊就可以依據(jù)動(dòng)感單車的速度數(shù)據(jù)，播放視頻。動(dòng)感單車的速度快，視頻播放就快，動(dòng)感單車的速度慢，視頻播放就慢，動(dòng)感單車的速度為零，視頻就停止播放。

在視頻模塊6中根據(jù)實(shí)時(shí)速度計(jì)算播放幀率，先采用以下公式計(jì)算獲得視頻模塊6中的漫游路程為：

其中，k表示攝像機(jī)拍攝視頻時(shí)的幀率(單位為每秒幀數(shù))，v表示攝像機(jī)拍攝視頻時(shí)攝像機(jī)勻速移動(dòng)的速度(單位為千米每小時(shí))；

再采用以下公式計(jì)算獲得動(dòng)感單車1所經(jīng)過(guò)的路程為l：

其中，n1、n2、…、n20表示霍爾測(cè)速模塊2在1s內(nèi)采樣獲得的各個(gè)速度脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)，d表示動(dòng)感單車1的驅(qū)動(dòng)輪直徑，m表示磁鋼個(gè)數(shù)；

最后根據(jù)l＝p×δk計(jì)算獲得播放幀率δk，再采用計(jì)算相鄰幀之間的延時(shí)對(duì)視頻播放進(jìn)行控制。

基于vc++的視頻播放結(jié)構(gòu)用播放幀率控制播放真實(shí)物理世界的視頻，使得視頻播放和虛擬現(xiàn)實(shí)騎行相匹配，具體過(guò)程如下：

所述用播放幀率控制播放真實(shí)物理世界的視頻具體為：

在視頻模塊(6)中，首先通過(guò)opencv庫(kù)創(chuàng)建視頻顯示的窗口，并將視頻存儲(chǔ)到cvcapture結(jié)構(gòu)體中，用于一幀一幀讀取視頻。cvcapture是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，用來(lái)保存圖像捕獲的信息，就像一種數(shù)據(jù)類型(如int，char等)只是存放的內(nèi)容不一樣，在opencv中處理視頻時(shí)按一幀一幀讀取。cvcapture結(jié)構(gòu)中，每獲取一幀后，這些信息都將被更新，獲取下一幀回復(fù)。

然后使用函數(shù)cvqueryframe(cvcapture*capture)，從cvcapture結(jié)構(gòu)體中讀取每一幀的圖像，再使用函數(shù)cvshowimage(constchar*name,constcvarr*image)，在窗口中顯示每一幀的圖像；

使用函數(shù)recvdata(lptstrlpszdata,constintnsize)，打開(kāi)動(dòng)感單車數(shù)據(jù)傳輸串口，接收動(dòng)感單車的速度數(shù)據(jù)，并計(jì)算相鄰幀之間的延時(shí)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)接收到的速度數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)視頻的播放。