[發明專利]一種基于慣性傳感器進行虛擬現實行走控制的方法及系統

有效

• 申請號: 201510218390.4
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104898669B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 賀杰
• 申請（專利權）人: 廣東虛擬現實科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 郭防

1.一種基于慣性傳感器進行虛擬現實行走控制的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，利用慣性傳感器對人體軀干的朝向和姿態進行跟蹤；

S2，利用獲取的人體軀干朝向控制虛擬世界人物的移動方向；同時利用獲得的姿態角控制虛擬世界人物的行走動作；

其中，所述步驟S2還包括：通過計算陀螺儀的角加速度值在時間上的二次積分獲得當前人體軀干的朝向和姿態角；同時，采用梯度下降法對姿態角的誤差函數進行迭代計算，不斷矯正誤差，直到當次迭代過程中的誤差值處于設定的范圍內；其中，在時間上求積分時，利用周期性出現的參考點將整個積分過程分為多個積分過程，所述參考點為所述慣性傳感器突然轉向時，從慣性傳感器中的加速度傳感器的測量值中找到的速度接近零的位置點；

S3，當身體回到直立狀態的過程中，虛擬世界人物的移動速度呈線性下降直至靜止。

2.根據權利要求1所述的基于慣性傳感器進行虛擬現實行走控制的方法，其特征在于，所述的采用梯度下降法對姿態角的誤差函數進行迭代計算的過程中，利用周期性出現的所述參考點將整個積分過程分為多個段進行時間上求積分時，同時通過中值濾波法對每個段內的誤差進行抑制。

3.根據權利要求1所述的基于慣性傳感器進行虛擬現實行走控制的方法，其特征在于，步驟S2中所述的利用獲得的姿態角控制虛擬世界人物的行走動作具體包括：利用人體軀干的前傾、后傾、左傾、右傾一一對應控制虛擬世界人物的前進、后退、向左平移、向右平移動作。

4.根據權利要求3所述的基于慣性傳感器進行虛擬現實行走控制的方法，其特征在于，步驟S2中所述的利用獲得的姿態角控制虛擬世界人物的行走動作還包括：利用人體軀干的前傾角度、后傾角度、左傾角度、右傾角度一一對應控制虛擬世界人物的前進速度、后退速度、向左平移速度、向右平移速度。

5.根據權利要求4所述的基于慣性傳感器進行虛擬現實行走控制的方法，其特征在于，所述的利用人體軀干的前傾角度、后傾角度、左傾角度、右傾角度一一對應控制虛擬世界人物的前進速度、后退速度、向左平移速度、向右平移速度具體包括：當人體軀干的前傾角度、后傾角度、左傾角度、右傾角度被慣性傳感器獲取后，傳至計算控制平臺，計算控制平臺運行應用程序用于仿真模擬出虛擬現實環境；當前傾角度、后傾角度、左傾角度、右傾角度大于預設角度后，觸發仿真模擬的虛擬現實環境中的人物前進、后退、向左平移、向右平移動作；相應的移動速度快慢與傾角大小成正比。

6.實現權利要求1所述方法的基于慣性傳感器進行虛擬現實行走控制的系統，其特征在于，包括：慣性傳感器(1)和計算控制平臺(2)，所述的慣性傳感器(1)與計算控制平臺(2)連接，慣性傳感器(1)用于對人體軀干的朝向和姿態進行跟蹤，計算控制平臺(2)利用獲取的人體軀干朝向控制虛擬世界人物的移動方向；同時利用獲得的姿態角控制虛擬世界人物的行走動作。

7.根據權利要求6所述的基于慣性傳感器進行虛擬現實行走控制的系統，其特征在于，所述的慣性傳感器(1)包括：加速度傳感器(3)、陀螺儀(4)、磁力計(5)、數據處理單元(6)和無線傳輸模塊(7)，所述的數據處理單元(6)分別與加速度傳感器(3)、陀螺儀(4)、磁力計(5)和無線傳輸模塊(7)連接；所述的陀螺儀(4)用于獲取人體軀干的角速度值；所述的數據處理單元(6)用于計算陀螺儀的角速度值在時間上的積分，獲得當前人體軀干的朝向和姿態角；所述的加速度傳感器(3)和磁力計(5)用于對計算得到的姿態角的誤差進行矯正；所述的無線傳輸模塊(7)用于將人體軀干的朝向和姿態角傳輸到計算控制平臺(2)。