[发明专利]适用于沉浸式VR操作空间的物体混合定位系统及定位方法

权利要求书

1.一种适用于沉浸式VR操作空间的物体混合定位系统，其特征在于，包括移动标签装置和摄像分析系统，其中：

所述移动标签装置，用于固定在操作空间内的移动物体上，包括激光发射系统和惯导定位系统，所述激光发射系统用于发射多色交叉一字线激光，所述惯导定位系统包括微处理器和集成式加速度计和陀螺仪，所述微处理器用于将集成式加速度计和陀螺仪采集的数据进行动作算法融合获取标签物体的空间姿态数据及惯性参考位移并传递给计算机进行解析；

所述摄像分析系统包括用于安装在操作空间框架上的摄像机组和投影平面，所述摄像机组用于采集投射到各投影平面上的激光投影信号并将采集信号传递到计算机端进行图像解析。

2.根据权利要求1所述的适用于沉浸式VR操作空间的物体混合定位系统，其特征在于，所述激光发射系统包括激光发射器和激光光学衍射片，所述激光光学衍射片用于将激光发射器发射的激光形成扇形面交叉线激光。

3.根据权利要求2所述的适用于沉浸式VR操作空间的物体混合定位系统，其特征在于，所述激光发射器为半导体激光发射器，能发射红、绿、蓝、紫四色激光；

和/或，所述激光光学衍射片为一字线激光光学衍射片。

4.根据权利要求1至3任一所述的适用于沉浸式VR操作空间的物体混合定位系统，其特征在于，所述集成式加速度计和陀螺仪为三轴mems加速度计和三轴mems角速度计的一体化集成芯片，用于通过不同的数据地址进行数据传输区分对外通信。

5.根据权利要求1至4任一所述的适用于沉浸式VR操作空间的物体混合定位系统，其特征在于，所述惯导定位系统上设有无线WIFI数据发射端，用于将惯导的数据经由局域网传递给计算机；

和/或，所述移动标签装置还设有电源，用于为激光发射系统和惯导定位系统供电。

6.根据权利要求1至5任一所述的适用于沉浸式VR操作空间的物体混合定位系统，其特征在于，所述摄像机组包括至少四个摄像机，用于分别安装在操作空间的上部和至少三个侧面上；

和/或，所述摄影平面为磨砂玻璃板或拉紧的纱布，用于接收激光线形成投影。

7.根据权利要求1至6任一所述的适用于沉浸式VR操作空间的物体混合定位系统，其特征在于，还包括计算机分析模块，该模块为运行在计算机上的数据解析程序，用于通过对获取的投影图像和惯导的空间姿态数据融合获得其被捕捉物体的位置和姿态，所述计算机分析模块的解析方式为：通过分析各个摄像机获取的图像分别识别各色激光的线条，然后确定各色激光的投影线条在各个面投影的空间位置的起点和终点，通过三维空间解析的方式获取标签的空间焦点位置和姿态指向；同时对惯导定位系统的惯导的空间姿态数据和加速度数据积分的位置移动数据与图像解析获取的标签空间姿态和相对位置数据融合获得其被捕捉物体的位置和姿态。

8.一种适用于沉浸式VR操作空间的物体混合定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取摄像机组拍摄的多色激光的视频信号并解析；

其中，所述视频信号包括从移动标签物体的激光发射器投射到操作空间投影平面上的激光线条图像；

视频信号的解析包括：首先，识别多色激光颜色的线条，然后确定各色激光的线条在各个面投射的空间位置的起点和终点，通过三维空间解析的方式获取移动标签物体的空间焦点位置和姿态指向；

2)同时接收惯导系统的空间姿态数据；

其中，所述惯导系统的空间姿态数据通过安装在移动标签物体的惯导系统获得，包括通过对移动标签物体的加速度和角速度进行动作算法融合获取的空间姿态数据和加速度数据积分的位置移动数据；

3)通过对惯导的空间和加速度数据积分的位置移动数据与图像解析获取的空间姿态和相对数据融合获得被捕捉物体的位置和姿态；

4)惯导空间姿态和积分位置与图像解析的空间姿态和位置在数据融合时，判断图像在无遮挡时，解析的空间位置和姿态为图像解析的空间姿态和位置，判断图像有无遮挡时，以上一时刻的光学空间姿态和位置为参考基准数据，加上在光学遮挡时刻后惯导系统计算的位置和空间姿态变化增量来得到实时空间姿态和位置。