[发明专利]对动作捕捉手套上的多个传感器进行校准的方法和装置及动作捕捉手套

说明书

本申请公开了一种对动作捕捉手套上的多个传感器进行校准的方法和装置以及动作捕捉手套。多个传感器包括光学追踪器和第一惯性测量单元。该方法包括：分别在所述动作捕捉手套的多个动作下采集所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息和所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息；以及根据在所述多个动作下所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息和所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息，对所述光学追踪器和所述第一惯性测量单元进行校准。

技术领域

本申请涉及动作捕捉技术领域，具体涉及对动作捕捉手套上的多个传感器进行校准的方法和装置以及动作捕捉手套。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，其已越来越广泛地应用到各行各业以及人们的实际生活中，并且具有广阔的发展前景。

动作捕捉在虚拟现实技术中是非常重要的。对真实世界中的运动数据进行采集，都需要通过动作捕捉来完成。动作捕捉通常需要用设备来完成，而动作捕捉手套就是最常用的一种动作捕捉设备。

在使用动作捕捉手套进行动作捕捉之前，需要对手套进行校准，以确保所采集到的数据的正确性和精确性，提高手部姿态还原准确度，提升用户体验。

在现有技术中，有以下几种手部动作捕捉方案。

第一，基于变形电阻的数据手套：手套内不同位置放置多个变形电阻传感器，通过测量手部姿态变化导致的传感器弯曲，实现手部动作捕捉。为了保证捕捉精度，通常传感器数量很多(十几个)。这种方案的优点是，无需借助其他外部设备，如摄像头，基本不受环境影响；但缺点是成本高，传感器非线性、强耦合，无法获得手部位置信息，校准方法复杂、耗时长。

第二，基于光学标记点的手部动作捕捉：在手部及手指关节上放置多个光学标记点，通过传统光学动作捕捉系统(多个摄像头)，采集每个光学标记点位置，从而还原手部动作。这种方案的优点是精度高；但缺点是系统复杂，成本非常昂贵，工作环境有限制，光学标记点易被遮挡，建模及校准复杂。

第三，基于深度图像的手部动作捕捉：通过深度摄像头捕捉手部动作的深度图像，从而识别手部动作。这种方案的优点是，手部不需要佩戴任何传感器，无需校准；但缺点是精度低，易受环境影响，易遮挡，捕捉范围小。

第四，基于惯性传感器的手部动作捕捉：通过在手部不同位置放置惯性传感器，测量手掌及手指的姿态，捕捉手部动作。这种方案的优点是简单易用，价格便宜，精度较高，不受空间约束；但缺点是受环境磁场影响，实现手指精确捕捉需要传感器数量较多，无法确定手部在空间中的位置，无法实现多个手部动作的交互。

发明内容

本申请提供了一种对动作捕捉手套上的多个传感器进行校准的方法和装置以及动作捕捉手套。

根据本申请的一个方面，提供了一种对动作捕捉手套上的多个传感器进行校准的方法，所述多个传感器包括光学追踪器和第一惯性测量单元，所述方法包括：分别在所述动作捕捉手套的多个动作下采集所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息和所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息；以及根据在所述多个动作下所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息和所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息，对所述光学追踪器和所述第一惯性测量单元进行校准。

可选地，所述动作捕捉手套的多个动作包括第一动作和第二动作，并且根据在所述多个动作下所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息和所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息，对所述光学追踪器和所述第一惯性测量单元进行校准包括：根据在所述第一动作和所述第二动作采集的所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息，计算所述光学坐标系中的人体正面朝向向量；根据在所述第一动作和所述第二动作采集的所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息，计算所述惯性坐标系中的人体正面朝向向量；以及根据所述光学坐标系中的人体正面朝向向量和所述惯性坐标系中的人体正面朝向向量，得到所述光学坐标系和所述惯性坐标系的变换关系。