[發(fā)明專利]一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)及其定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611045598.1
• 申請(qǐng)日: 2016-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN106780617A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王振杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京小鳥看看科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80
• 代理公司: 北京市隆安律師事務(wù)所11323
• 代理人: 權(quán)鮮枝,吳昊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)及其定位方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)定位方案通常是以單個(gè)相機(jī)對(duì)設(shè)置在待定位目標(biāo)上的球形光源進(jìn)行追蹤定位，球形光源在相機(jī)拍攝的圖像上呈現(xiàn)的圓形光斑的圓心等效于球形光源在相機(jī)坐標(biāo)中的方向；利用近大遠(yuǎn)小的原理，當(dāng)球形光源的直徑固定時(shí)，球形光源和相機(jī)之間的距離與圓形光斑的直徑之間為單調(diào)遞減函數(shù)關(guān)系，結(jié)合距離以及方向可以確定其空間位置。

但是，球形光源和相機(jī)之間的距離與圓形光斑的直徑之間并非直線遞減函數(shù)，需要進(jìn)行嚴(yán)格的曲線擬合才會(huì)達(dá)到較好的定位效果，曲線擬合過程成為定位的瓶頸，影響定位的精確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)及其定位方法，以解決現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)定位方案需要對(duì)球形光源和相機(jī)之間的距離與圓形光斑的直徑之間的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行嚴(yán)格的曲線擬合，影響定位的精確性的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，包括：設(shè)置在待定位目標(biāo)上的球形光源、布置在待定位目標(biāo)周圍的第一相機(jī)和第二相機(jī)、以及與第一相機(jī)和第二相機(jī)分別相連的處理單元；

第一相機(jī)和第二相機(jī)按照相同的頻率采集所述球形光源的圖像，所述球形光源在所述圖像中呈現(xiàn)圓形光斑；

所述處理單元，用于接收第一相機(jī)和第二相機(jī)同一時(shí)刻采集的兩幀圖像，確定經(jīng)過第一相機(jī)采集的圖像中的圓形光斑的圓心和第一相機(jī)的光心的第一直線，以及經(jīng)過第二相機(jī)采集的圖像中的圓形光斑的圓心和第二相機(jī)的光心的第二直線，并根據(jù)第一直線和第二直線確定出所述球形光源的位置。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種虛擬現(xiàn)實(shí)定位方法，包括：

在待定位目標(biāo)上設(shè)置一球形光源，在待定位目標(biāo)周圍布置第一相機(jī)和第二相機(jī)；

利用第一相機(jī)和第二相機(jī)按照相同的頻率采集圖像，球形光源在所述圖像中呈現(xiàn)圓形光斑；

對(duì)于第一相機(jī)和第二相機(jī)同一時(shí)刻采集的兩幀圖像，確定經(jīng)過第一相機(jī)采集的圖像中的圓形光斑的圓心和第一相機(jī)的光心的第一直線，以及經(jīng)過第二相機(jī)采集的圖像中的圓形光斑的圓心和第二相機(jī)的光心的第二直線；

根據(jù)第一直線和第二直線確定出所述球形光源的位置。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明實(shí)施例在球形光源周圍布置了兩個(gè)相機(jī)采集圖像，確定經(jīng)過第一相機(jī)采集的圖像中的圓形光斑的圓心和第一相機(jī)的光心的第一直線，以及經(jīng)過第二相機(jī)采集的圖像中的圓形光斑的圓心和第二相機(jī)的光心的第二直線，最終根據(jù)第一直線和第二直線確定出球形光源的位置。由于在整個(gè)定位過程中不涉及球形光源在圖像中的直徑，因此也就不需要事先對(duì)球形光源與相機(jī)的距離和圓形光斑的直徑之間的關(guān)系進(jìn)行曲線擬合，避免了曲線擬合的過程影響定位的精確性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的功能框圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的定位原理圖；

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的定位方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思是：現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)定位方案使用一個(gè)相機(jī)，利用近大遠(yuǎn)小的原理，需要對(duì)球形光源和相機(jī)之間的距離與圓形光斑的直徑之間的關(guān)系進(jìn)行嚴(yán)格的曲線擬合才會(huì)達(dá)到較好的定位效果，曲線擬合過程成為定位的瓶頸，影響定位的精確性。針對(duì)這種情況，本發(fā)明同時(shí)使用兩個(gè)相機(jī)追蹤球形光源，獲取不同位置觀測(cè)到球形光源的空間方向，利用兩條直線交于一點(diǎn)的原理，直接測(cè)得球形光源的位置。由于在定位過程中不涉及球形光源在圖像中的直徑，因此也就不需要事先對(duì)球形光源與相機(jī)的距離和圓形光斑的直徑之間的關(guān)系進(jìn)行曲線擬合，避免了曲線擬合的過程影響定位的精確性。

實(shí)施例一

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的功能框圖，如圖1所示，本實(shí)施例提供的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包括設(shè)置在待定位目標(biāo)上的球形光源110、布置在待定位目標(biāo)周圍的第一相機(jī)120和第二相機(jī)130、以及與第一相機(jī)120和第二相機(jī)130分別相連的處理單元140。球形光源110可以是紅外光源，也可以是可見光源。相比于可見光源，紅外光源有較強(qiáng)的抗干擾能力，如背景顏色、環(huán)境光的干擾等，因此使用紅外光源效果更好。球形光源110可以設(shè)置在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的頭戴顯示設(shè)備上，用于追蹤用戶頭部的運(yùn)動(dòng)；或者可以設(shè)置在手柄控制器上，用于追蹤用戶手部的運(yùn)動(dòng)。