[發明專利]一種基于光學數據和慣性數據的位置追蹤設備及方法

有效

• 申請號: 202110009066.7
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112781589B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 何元會;周烽;胡同杰;劉昊揚;戴若犁
• 申請（專利權）人: 北京諾亦騰科技有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/18
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 安偉

本公開涉及一種基于光學數據和慣性數據的位置追蹤設備及方法，該設備包括：光學相機、處理器、拓撲結構相同的多個光學剛體、固定于每個光學剛體內的慣性傳感器；光學相機和慣性傳感器均與處理器相連接；不同的慣性傳感器設置有不同的身份標識。當各光學剛體旋轉位于不同位置時，通過慣性傳感器采集慣性數據；通過光學相機采集各光學剛體的光學數據；通過處理器接收多個光學數據和慣性數據，以及根據慣性數據和光學數據確定光學剛體和慣性傳感器之間的匹配關系，并采用慣性傳感器的身份標識標記與該慣性傳感器具有匹配關系的光學剛體。本公開能夠提升同場的光學剛體的容納數量。

技術領域

本公開涉及動作捕捉技術領域，尤其涉及一種基于光學數據和慣性數據的位置追蹤設備及方法。

背景技術

目前，基于光學鏡頭的室內光學剛體追蹤方式，主要依賴光學剛體上的空間拓撲結構來完成光學剛體的位置和姿態追蹤；其中，拓撲結構由至少三個光點組成，利用不同的拓撲結構可以識別不同的光學剛體。

在基于拓撲結構識別和追蹤光學剛體的位置和姿態的過程中，當有多個光學剛體在同一個追蹤區域時，不同的光學剛體需要通過不同的拓撲結構來區分。這樣就要求拓撲結構不能太小，否則鏡頭無法區分光學剛體上的各個光點。但同時也要求拓撲結構不能太大，太大會導致抓握及運動過程中互相碰撞干擾。拓撲結構的大小決定了光學剛體的大小，在拓撲結構的適當大小范圍內，同場的異形光學剛體的可追蹤數量將受到極大的容量限制。

發明內容

為了解決上述技術問題或者至少部分地解決上述技術問題，本公開提供了一種基于光學數據和慣性數據的位置追蹤設備及方法。

本公開提供了一種基于光學數據和慣性數據的位置追蹤設備，包括：光學相機、處理器、拓撲結構相同的多個光學剛體、固定于每個所述光學剛體內的慣性傳感器；所述光學相機和所述慣性傳感器均與所述處理器相連接；不同的所述慣性傳感器設置有不同的身份標識；所述慣性傳感器，用于當各所述光學剛體旋轉位于不同位置時，采集慣性數據；所述光學相機，用于采集各所述光學剛體的光學數據；所述處理器，用于接收多個所述光學數據和所述慣性數據，以及根據所述慣性數據和所述光學數據確定所述光學剛體和所述慣性傳感器之間的匹配關系，并采用所述慣性傳感器的身份標識標記與該慣性傳感器具有所述匹配關系的光學剛體。

進一步，所述慣性傳感器包括：加速度傳感器和陀螺儀。

進一步，所述光學剛體上設置有多個發光點，由所述多個發光點組成所述光學剛體的拓撲結構。

本公開提供了一種基于光學數據和慣性數據的位置追蹤方法，所述方法應用于上述的基于光學數據和慣性數據的位置追蹤設備；所述基于光學數據和慣性數據的位置追蹤設備包括：光學相機、處理器、拓撲結構相同的多個光學剛體、固定于每個所述光學剛體內的慣性傳感器；所述光學相機和所述慣性傳感器均與所述處理器相連接；不同的所述慣性傳感器設置有不同的身份標識；所述方法包括：

當各所述光學剛體旋轉位于不同位置時，通過所述慣性傳感器采集慣性數據；通過所述光學相機采集各所述光學剛體的光學數據；通過所述處理器接收多個所述光學數據和所述慣性數據，以及根據所述慣性數據和所述光學數據確定所述光學剛體和所述慣性傳感器之間的匹配關系，并采用所述慣性傳感器的身份標識標記與該慣性傳感器具有所述匹配關系的光學剛體。

進一步，所述根據所述慣性數據和所述光學數據確定所述光學剛體和所述慣性傳感器之間的匹配關系，包括：根據所述慣性數據和所述光學數據各自攜帶的采集時間，確定采集時間相同的多個所述慣性數據和多個所述光學數據；根據所述慣性數據確定所述慣性傳感器的姿態變化量，得到第一姿態變化軌距；根據所述光學數據確定所述光學剛體的姿態變化量，得到第二姿態變化軌距；根據匹配算法，確定任一所述第一姿態變化軌距和任一所述第二姿態變化軌距之間的匹配度；基于所述匹配度確定所述光學剛體和所述慣性傳感器之間的匹配關系；其中，具有所述匹配關系的所述慣性傳感器為匹配度最高的所述第一姿態變化軌距對應的慣性傳感器，具有所述匹配關系的所述光學剛體為匹配度最高的所述第二姿態變化軌距對應的剛學剛體。