[發明專利]一種用于人機交互的運動追蹤裝置及其追蹤方法

無效

• 申請號: 201010176022.5
• 申請日: 2010-05-12
• 公開（公告）號: CN101859439A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 陳擁權;劉思楊;崔海龍
• 申請（專利權）人: 合肥寰景信息技術有限公司
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 袁由茂

技術領域

本發明涉及一種應用在人機交互、虛擬現實以及增強現實領域的運動追蹤裝置及其追蹤方法。

背景技術：

運動追蹤技術的主要目的是實時追蹤和反饋目標的位置和運動變化，得到位置等相應的運動特征數據，即目標的三維空間定位及其運動參數獲取。運動追蹤的方法根據傳感元件的不同分為：慣性追蹤、光學追蹤、力和機械式追蹤、電磁式追蹤、聲學追蹤等等。目前，在人機交互領域比較常用的運動追蹤技術是慣性追蹤技術和光學追蹤技術。慣性追蹤技術，通過在目標上設置慣性測量單元，測量得到加速度、角速度等數據，以此為基礎使用數學工具解算，獲得目標的運動情況。慣性追蹤的特點是實現簡單，抗干擾性強；缺點是不能全面地獲取被追蹤目標的運動特征，只能有限和局部地反映被追蹤目標的運動特點。光學追蹤技術，通過對目標上特定光點的監視和跟蹤來完成運動追蹤的任務。理論上，對于空間的任意一個點，只要它能同時被兩臺攝像機所見，則根據同一瞬間兩攝像機所拍攝的圖像和攝像機參數，即可以確定這一時刻該點的空間位置。當攝像機以足夠高的速率連續拍攝時，從圖像序列中就可以得到該點的運動軌跡。其中圖像的處理采用的是三維圖象重建技術，即通過攝像機記錄圖像，通過數字化處理形成虛擬物體，然后通過三維空間標定，確定物體的空間位置。光學追蹤技術的特點是能全面地反映物體的運動情況，精度高；缺點是實現較為困難，且追蹤的范圍較小。

發明內容：

本發明提供了一種能實現在人機交互、虛擬現實以及增強現實系統中的應用，并且能夠有效擴大運動追蹤范圍的裝置及其追蹤方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種用于人機交互的運動追蹤裝置，包括有運動追蹤裝置和目標信息處理裝置，所述的運動追蹤裝置包括有微慣性測量單元、一特定波長光源及一組視頻采集裝置；所述目標信息處理裝置包括有慣性參數提取單元、運動信息解算單元、圖像特征提取單元、三維空間定位單元及多傳感器數據融合單元；

所述的微慣性測量單元的信號輸出端與所述慣性參數提取單元信號輸入端連接；

所述視頻采集裝置的視頻信號輸出端與所述圖像特征提取單元信號輸入端連接；

所述特定波長光源的光信號輸入所述視頻采集裝置；

所述慣性參數提取單元的信號輸出端與運動信息解算單元信號輸入端連接；

所述圖像特征提取單元的信號輸出端與三維空間定位單元信號輸入端連接；

所述運動信息解算單元和三維空間定位單元的信號輸出端均與多傳感器數據融合單元信號輸入端連接；

所述多傳感器數據融合單元信號輸出端與外接信號接口連接。

一種用于人機交互的運動追蹤裝置，所述的微慣性測量單元的信號輸出端與所述慣性參數提取單元信號輸入端通過無線收發裝置無線連接。

一種用于人機交互的運動追蹤裝置，所述的視頻采集裝置為攝像機。

一種用于人機交互的運動追蹤裝置，所述的特定波長光源為發出單色光的光源。

一種用于人機交互的運動追蹤裝置，所述的微慣性測量單元用于測量綁定目標的慣性參數。

一種用于人機交互的運動追蹤裝置，所述的光源包括至少一特征構圖。

一種用于人機交互的運動追蹤裝置追蹤方法，包括以下步驟：

(1)將所述微慣性測量單元及特定波長光源與被測目標綁定；

(2)運動追蹤裝置將目標運動參數傳送至目標信息處理系統；

(3)標信息處理系統對獲得的目標運動信息進行處理；

(4)通過目標空間坐標、運動姿態信息輸出接口將精確的目標運動信息輸出至人機交互界面。

一種用于人機交互的運動追蹤裝置追蹤方法，所述步驟(2)包括微慣性測量單元測得目標運動的慣性參數，使用無線發射裝置將測得參數實時傳送至所述目標信息處理系統的慣性參數提取單元；步驟(2)還包括同時視頻采集設備采集與被測目標綁定的所述特定波長光源上的特征構圖，并將采集的特征構圖傳送至圖像特征提取單元。