[发明专利]光学跟踪方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及位置跟踪技术领域，尤其涉及一种光学跟踪方法。

背景技术

虚拟现实通过集成计算机三维模型处理、立体显示、自然人机交互等技术，提供高真实感的虚拟仿真环境，使用户能够沉浸其中，与虚拟物体和场景进行自然交互，能够消除人与虚拟环境间的隔膜，并激发用户的主动性和想象力。虚拟现实技术结合了计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术等多种技术。虚拟现实技术已被广泛应用于军事模拟、医学训练、科学计算可视化、虚拟制造、人机工效评估等领域。根据应用的不同需求，产生了数据头盔、半沉浸式、沉浸式等不同的虚拟现实产品和系统。

沉浸式虚拟现实系统是一种高级的虚拟现实系统，能为观察者提供一种完全沉浸的体验。沉浸式虚拟现实技术在产品设计阶段，能实时仿真模拟出产品及产品制造的全过程，仿真模拟可以缩短产品开发周期，节约成本，具有很大的经济效益和广阔的应用前景，例如应用于航空、军事等大型复杂产品的研制和模拟等领域。

沉浸式虚拟现实系统利用运动跟踪系统实时检测位于沉浸式虚拟现实系统中的被跟踪点的位置，利用控制系统将被跟踪点的位置数据生成随视线变化的仿真图像。常用的运动跟踪技术包括电磁式、超声波式和红外光学式：电磁式和超声波式对系统结构和安装环境有较高的要求，难以应用于沉浸式虚拟现实系统；基于红外光学式的光学运动跟踪系统具有跟踪精度高、跟踪稳定性好和跟踪实时性好的特性，被广泛应用于沉浸式虚拟现实系统中。

下面结合图1对光学运动跟踪的原理进行简述。请参阅图1，对于空间物体任意一个被跟踪点P，如果用摄像机Cl观察，被跟踪点P在摄像机Cl的摄像平面上的图像为图像P1，但无法由图像Pl的位置得知被跟踪点P的三维位置。但是，如果采用摄像机Cl和摄像机C2同时观察所述被跟踪点P，并且如果能确定被跟踪点P在摄像机Cl的摄像平面上的图像P1的位置与在摄像机C2的摄像平面上的图像P2的位置，即可获得所述被跟踪点P的真实坐标。由此可知，至少需要采用两台摄像机才能确定空间点的三维位置坐标。

然而由于沉浸式虚拟现实系统中遮挡物(通常为观察者)会对被跟踪点产生光线遮挡，影响光学运动跟踪系统对被跟踪点的位置的实时跟踪，从而影响将被跟踪点的位置数据生成随视线变化的仿真图像的效果。

典型的沉浸式虚拟现实系统包括五面沉浸式虚拟现实空间，由于立体图像的显示环境几乎是封闭的，给光学运动跟踪系统的安装带来了很大挑战。现有的应用于沉浸式虚拟现实系统的光学运动跟踪系统一般通过在沉浸式虚拟现实系统的屏幕的外侧按不同角度安装多台摄像机来解决光线遮挡问题，但是截至目前，已建成的沉浸式虚拟现实系统基本上都不得不采取了开孔的方式在沉浸式虚拟现实系统中安装光学位置跟踪系统，需要将屏幕上与各摄像机对应的部分开孔，以通过摄像机实现对被跟踪点的位置的实时跟踪，光学运动跟踪系统损害了沉浸式虚拟现实系统的屏幕的完整性，同时降低了沉浸感。

目前，沉浸式虚拟现实系统实际的推广与应用受到光学位置跟踪系统损害了沉浸式虚拟现实系统的屏幕的完整性，从而降低沉浸感的制约，进而影响仿真模拟效果，因此保持沉浸式虚拟现实系统的屏幕的完整性，并实现对被跟踪点的位置的无遮挡运动跟踪是沉浸式虚拟现实系统对产品及产品制造的全过程进行仿真模拟取得广泛应用必须面对的问题。同样的，在其他容易引起光学遮挡的空间定位和运动跟踪系统(例如驾驶舱人机功效评估、虚拟装配校验等系统)中也存在着类似问题。

发明内容

本发明实施例提供一种光学跟踪方法，以解决在对被跟踪点的位置进行实时跟踪过程中的光线遮挡问题，提高定位成功率。

本发明实施例提供了一种光学跟踪方法，应用于包括被跟踪点、至少两台摄像机以及红外反射膜的系统中，所述被跟踪点通过所述红外反射膜形成像点，每台摄像机用于摄取所述被跟踪点的图像，该图像包括物点图像和/或像点图像，所述物点图像为所述被跟踪点的实际图像，所述像点图像为所述像点的图像；该方法包括：

A、每台摄像机将自身摄取到的所述被跟踪点的图像对应的图像文件发送给处理器；

B、所述处理器根据得到的各图像文件选取所述被跟踪点的至少两个图像，所述至少两个图像为至少两个物点图像，至少两个像点图像，或至少一个物点图像和至少一个像点图像；

C、所述处理器根据所述至少两个图像确定所述被跟踪点的真实坐标。