[發明專利]對動作捕捉手套上的多個傳感器進行校準的方法和裝置及動作捕捉手套

有效

• 申請號: 201710003195.9
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN108268129B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 戴若犁;劉昊揚;馬浩;何元會;高鵬
• 申請（專利權）人: 北京諾亦騰科技有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;王艷春

本申請公開了一種對動作捕捉手套上的多個傳感器進行校準的方法和裝置以及動作捕捉手套。多個傳感器包括光學追蹤器和第一慣性測量單元。該方法包括：分別在所述動作捕捉手套的多個動作下采集所述光學追蹤器在光學坐標系下的位置信息和所述第一慣性測量單元在慣性坐標系下的姿態信息；以及根據在所述多個動作下所述光學追蹤器在光學坐標系下的位置信息和所述第一慣性測量單元在慣性坐標系下的姿態信息，對所述光學追蹤器和所述第一慣性測量單元進行校準。

技術領域

本申請涉及動作捕捉技術領域，具體涉及對動作捕捉手套上的多個傳感器進行校準的方法和裝置以及動作捕捉手套。

背景技術

虛擬現實(Virtual Reality，VR)技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真技術，其已越來越廣泛地應用到各行各業以及人們的實際生活中，并且具有廣闊的發展前景。

動作捕捉在虛擬現實技術中是非常重要的。對真實世界中的運動數據進行采集，都需要通過動作捕捉來完成。動作捕捉通常需要用設備來完成，而動作捕捉手套就是最常用的一種動作捕捉設備。

在使用動作捕捉手套進行動作捕捉之前，需要對手套進行校準，以確保所采集到的數據的正確性和精確性，提高手部姿態還原準確度，提升用戶體驗。

在現有技術中，有以下幾種手部動作捕捉方案。

第一，基于變形電阻的數據手套：手套內不同位置放置多個變形電阻傳感器，通過測量手部姿態變化導致的傳感器彎曲，實現手部動作捕捉。為了保證捕捉精度，通常傳感器數量很多(十幾個)。這種方案的優點是，無需借助其他外部設備，如攝像頭，基本不受環境影響；但缺點是成本高，傳感器非線性、強耦合，無法獲得手部位置信息，校準方法復雜、耗時長。

第二，基于光學標記點的手部動作捕捉：在手部及手指關節上放置多個光學標記點，通過傳統光學動作捕捉系統(多個攝像頭)，采集每個光學標記點位置，從而還原手部動作。這種方案的優點是精度高；但缺點是系統復雜，成本非常昂貴，工作環境有限制，光學標記點易被遮擋，建模及校準復雜。

第三，基于深度圖像的手部動作捕捉：通過深度攝像頭捕捉手部動作的深度圖像，從而識別手部動作。這種方案的優點是，手部不需要佩戴任何傳感器，無需校準；但缺點是精度低，易受環境影響，易遮擋，捕捉范圍小。

第四，基于慣性傳感器的手部動作捕捉：通過在手部不同位置放置慣性傳感器，測量手掌及手指的姿態，捕捉手部動作。這種方案的優點是簡單易用，價格便宜，精度較高，不受空間約束；但缺點是受環境磁場影響，實現手指精確捕捉需要傳感器數量較多，無法確定手部在空間中的位置，無法實現多個手部動作的交互。

發明內容

本申請提供了一種對動作捕捉手套上的多個傳感器進行校準的方法和裝置以及動作捕捉手套。

根據本申請的一個方面，提供了一種對動作捕捉手套上的多個傳感器進行校準的方法，所述多個傳感器包括光學追蹤器和第一慣性測量單元，所述方法包括：分別在所述動作捕捉手套的多個動作下采集所述光學追蹤器在光學坐標系下的位置信息和所述第一慣性測量單元在慣性坐標系下的姿態信息；以及根據在所述多個動作下所述光學追蹤器在光學坐標系下的位置信息和所述第一慣性測量單元在慣性坐標系下的姿態信息，對所述光學追蹤器和所述第一慣性測量單元進行校準。

可選地，所述動作捕捉手套的多個動作包括第一動作和第二動作，并且根據在所述多個動作下所述光學追蹤器在光學坐標系下的位置信息和所述第一慣性測量單元在慣性坐標系下的姿態信息，對所述光學追蹤器和所述第一慣性測量單元進行校準包括：根據在所述第一動作和所述第二動作采集的所述光學追蹤器在光學坐標系下的位置信息，計算所述光學坐標系中的人體正面朝向向量；根據在所述第一動作和所述第二動作采集的所述第一慣性測量單元在慣性坐標系下的姿態信息，計算所述慣性坐標系中的人體正面朝向向量；以及根據所述光學坐標系中的人體正面朝向向量和所述慣性坐標系中的人體正面朝向向量，得到所述光學坐標系和所述慣性坐標系的變換關系。