[发明专利]一种用于虚拟定位的方法及设备

说明书

本申请的目的是提供一种用于虚拟定位的方法及设备，本申请所述设备包括：头盔、惯性采集单元、双目摄像头、点光源、运算单元，其中，所述惯性采集单元固连在所述头盔上，用于用户的头部姿态追踪，所述双目摄像头固连在所述头盔上，用于图像采集、识别，所述点光源设置于所述头盔所在的设定环境中，所述运算单元用于处理所述双目摄像头所采集的数据及所述惯性采集单元采集的数据。实现了惯性采集单元与双目摄像头均可佩带于用户身上，一体化的系统佩带方式可以让用户自由移动，具有较高的虚拟现实沉浸感，且高速率的惯性采集单元可以提高动态头部运动跟踪，并与通过双目摄像头所采集的运动数据进行融合运算，得到更为精确的运动数据。

技术领域

本申请涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种用于虚拟定位的方法及设备。

背景技术

虚拟现实(virtual Reality，VR)技术是一个综合了计算机图形学、多媒体技术、计算机仿真技术、图象处理、模式识别、传感探测技术学科领域,其应用已经涵盖了、模拟训练、远程医疗、教育培训、科学研究、娱乐等等各类领域。虚拟现实具有浸没感(Immersion)、交互性(Interactivity)、构想性(Imagination)特征。在虚拟现实环境中，需要对游戏玩家进行实时定位，以适应其通过虚拟眼镜、虚拟头盔等看到的景象，或防止游戏玩家碰到其他玩家或物体。目前有多种技术可以实现对多目标进行实时定位追踪，如普通摄像机、全球定位系统(GPS)、惯性导航等。普通摄像机可以直观观测视野内目标的运动，但在复杂检测环境中不容易区分出所关心的对象；全球定位系统(GPS)可以在开放环境中对目标进行精准定位追踪，但在电磁波传播受限的特殊密闭空间如矿井、信号差的大楼，GPS失效；惯性导航适用于开放环境或密闭空间中目标的定位追踪(如钻井)，可以弥补GPS定位的不足，但惯性导航技术尚不成熟。

在现有技术中，例如，通过在室内布置多点摄像机，红外摄像机固定于室内各个方位，用于识别人体并捕捉跟踪人体的运动，并通过终端计算设备，将人体的位置移动投射与虚拟现实中，最后在VR头盔上现实，以达到高沉浸感的虚拟现实体验。但该方法需要大量的摄像机，且由于其直接捕捉人体运动，需要高运算能力的终端设备，并且摄像机之间需要组网交互数据，成本较大，应用场景较为单一，普通消费者难以购买并实现。再例如，还可通过lighthouse的技术，可以为虚拟现实设备提供5x5米的空间范围追踪能力。游戏中避免了人主动移动而产生的被动式眩晕问题。但该技术依赖多组摄像机对光源的捕捉，光源本身耗电，对设备持续使用会造成问题，并且运动范围受限于摄像机的拍摄焦距，距离摄像机越远会导致跟踪精度的降低。

申请内容

本申请的一个目的是提供一种用于虚拟定位的方法及设备，解决现有技术中需要高运算能力的终端设备、成本较大、应用场景较为单一、跟踪精确度低的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于虚拟定位的设备，所述设备包括：头盔、惯性采集单元、双目摄像头、点光源、运算单元，其中，所述惯性采集单元固连在所述头盔上，用于用户的头部姿态追踪，所述双目摄像头固连在所述头盔上，用于图像采集、识别，所述点光源设置于所述头盔所在的设定环境中，所述运算单元用于处理所述双目摄像头所采集的数据及所述惯性采集单元采集的数据。

进一步地，上述设备中，所述双目摄像头用于捕捉所述设定环境内的点光源，获取所述点光源所在的待采集图像。

进一步地，所述运算单元用于根据所述点光源及所述待采集图像确定所述点光源与捕捉所述点光源的双目摄像头的相对空间位置。

进一步地，上述设备中，所述双目摄像头用于获取用户的双目摄像头坐标运动数据。

进一步地，上述设备中，所述惯性采集单元用于采集佩戴所述头盔的用户的姿态数据，得到用户的惯导坐标系运动数据。

更进一步地，所述惯导坐标系运动数据包括：用户的姿态数据、三轴速度和三轴位置数据。