[发明专利]一种虚拟现实系统及其定位方法

权利要求书

1.一种虚拟现实系统，其特征在于，包括：设置在待定位目标上的球形光源、布置在待定位目标周围的第一相机和第二相机、以及与第一相机和第二相机分别相连的处理单元；

第一相机和第二相机按照相同的频率采集所述球形光源的图像，所述球形光源在所述图像中呈现圆形光斑；

所述处理单元，用于接收第一相机和第二相机同一时刻采集的两帧图像，确定经过第一相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第一相机的光心的第一直线，以及经过第二相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第二相机的光心的第二直线，并根据第一直线和第二直线确定出所述球形光源的位置。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理单元包括图像处理模块和坐标计算模块；

所述坐标计算模块，用于以第一相机的光心为原点建立空间坐标系，x轴平行于第一相机像平面的底边，y轴垂直于第一相机像平面的底边，z轴为第一相机的光轴；以及根据第二相机与第一相机之间的相对位置，确定第二相机光心的坐标；

所述图像处理模块，用于接收第一相机和第二相机同一时刻采集的两帧图像，识别两帧图像中的圆形光斑，并分别确定圆形光斑的圆心坐标；

所述坐标计算模块，还用于根据第一相机光心的坐标以及第一相机采集的图像中的圆形光斑的圆心坐标确定经过该两点的第一直线；以及根据第二相机光心的坐标以及第二相机采集的图像中的圆形光斑的圆心坐标确定经过该两点的第二直线。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述处理单元还包括直线关系判断模块和位置确定模块；

所述直线关系判断模块，用于判断第一直线和第二直线的位置关系；

当所述直线关系判断模块判断第一直线和第二直线相交时，所述位置确定模块将第一直线和第二直线的交点的坐标作为球形光源的空间坐标；

当所述直线关系判断模块判断第一直线和第二直线异面时，所述位置确定模块将第一直线和第二直线的公垂线段的中点的坐标作为球形光源的空间坐标。

4.如权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，

所述球形光源为红外光源；或者，所述球形光源为可见光源。

5.如权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，

第一相机与第二相机为同一型号的相机；

第一相机的像平面垂直于地面，并且像平面的底边平行于地面；

第二相机的像平面与第一相机的像平面在同一平面上，且第二相机像平面的底边与第一相机像平面的底边在同一条直线上；

第一相机与第二相机之间的间距为预设的距离。

6.一种虚拟现实系统的定位方法，其特征在于，包括：

在待定位目标上设置一球形光源，在待定位目标周围布置第一相机和第二相机；

利用第一相机和第二相机按照相同的频率采集图像，球形光源在所述图像中呈现圆形光斑；

对于第一相机和第二相机同一时刻采集的两帧图像，确定经过第一相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第一相机的光心的第一直线，以及经过第二相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第二相机的光心的第二直线；

根据第一直线和第二直线确定出所述球形光源的位置。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定经过第一相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第一相机的光心的第一直线，以及经过第二相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第二相机的光心的第二直线，具体包括：

以第一相机的光心为原点建立空间坐标系，x轴平行于第一相机像平面的底边，y轴垂直于第一相机像平面的底边，z轴为第一相机的光轴；并根据第二相机与第一相机之间的相对位置，确定第二相机光心的坐标；

在第一相机和第二相机同一时刻采集的两帧图像中，分别确定圆形光斑的坐标；

根据第一相机采集的图像中的圆形光斑圆心的坐标以及第一相机光心的坐标，确定经过该两点的第一直线；

根据第二相机采集的图像中的圆形光斑圆心的坐标以及第二相机光心的坐标，确定经过该两点的第二直线。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据第一直线和第二直线确定出所述球形光源的位置，具体包括：

当第一直线和第二直线相交时，计算第一直线和第二直线的交点的坐标，作为球形光源的空间坐标；

当第一直线和第二直线异面时，计算第一直线和第二直线的公垂线段的中点的坐标，作为球形光源的空间坐标。