[發明專利]一種用于VR頭戴設備的光學追蹤器和運動健身系統

有效

• 申請號: 202110533386.2
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113368486B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 吳濤
• 申請（專利權）人: 青島小鳥看看科技有限公司
• 主分類號: A63B71/06
• 分類號: A63B71/06;G02B27/01;G06F3/01
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 徐雅琴

1.一種用于VR頭戴設備的光學追蹤器，其特征在于，所述光學追蹤器包括控制單元、第一慣性導航傳感器、無線傳輸單元和多個發光單元；

多個發光單元按照預定的物理幾何規則分布在所述光學追蹤器的殼體內，所述控制單元控制所述多個發光單元同時點亮，以便于所述VR頭戴設備利用內置的攝像頭拍攝到所述多個發光單元的光斑圖像，實時獲取所述光學追蹤器的發光單元信息；所述VR頭戴設備獲取所述發光單元信息后計算得到所述光學追蹤器的運動位移信息和姿態信息；

所述第一慣性導航傳感器實時獲取所述光學追蹤器的慣性導航傳感器信息，并將獲取的慣性導航傳感器信息發送給所述控制單元，由所述控制單元通過所述無線傳輸單元轉發至所述VR頭戴設備；所述慣性導航傳感器信息包括運動位移信息和姿態信息；

所述VR頭戴設備融合所述光學追蹤器的發光單元信息和慣性導航傳感器信息，實時追蹤所述光學追蹤器相對于所述VR頭戴設備的6DoF位姿信息。

2.如權利要求1所述的光學追蹤器，其特征在于，所述光學追蹤器的殼體呈環形或弧形。

3.如權利要求1所述的光學追蹤器，其特征在于，所述光學追蹤器的殼體包括內殼體和外殼體，其中內殼體用于支撐發光單元，外殼體用于覆蓋發光單元。

4.如權利要求3所述的光學追蹤器，其特征在于，所述光學追蹤器的內殼體的尺寸與外殼體的尺寸之間呈預定比例。

5.如權利要求3所述的光學追蹤器，其特征在于，每個發光單元相對于所述光學追蹤器內殼體表面的夾角在預定夾角范圍內。

6.如權利要求3所述的光學追蹤器，其特征在于，按照預定的物理幾何規則形成的圖形由多邊形網格或三角網格組成，且其中的多邊形網格的邊數大于等于6。

7.如權利要求3所述的光學追蹤器，其特征在于，所述光學追蹤器的內殼體和外殼體組成的整個殼體結構相對于所述光學追蹤器的主干結構的傾斜角度在預定傾斜角度范圍內。

8.如權利要求1所述的光學追蹤器，其特征在于，所述多個發光單元串聯連接在所述控制單元的同一個電路主板上。

9.如權利要求1所述的光學追蹤器，其特征在于，所述控制單元控制所述多個發光單元按照預定的占空比同時點亮，且所述多個發光單元在每一幀的點亮時間相同。

10.一種運動健身系統，其特征在于，所述系統包括VR頭戴設備、一個或多個如權利要求1-9任一項所述的光學追蹤器，所述VR頭戴設備內置有環境位姿追蹤器，所述環境位姿追蹤器包括攝像頭和第二慣性導航傳感器；

用戶運動健身過程中，所述VR頭戴設備佩戴在用戶的頭部，每個光學追蹤器佩戴在用戶的手部或腳部，所述VR頭戴設備與每個光學追蹤器無線連接；

所述VR頭戴設備建立以所述第二慣性導航傳感器為原點的統一坐標系，利用所述環境位姿追蹤器實時追蹤用戶頭部運動相對于用戶環境的6DoF位姿信息；以及利用每個光學追蹤器實時追蹤用戶四肢運動相對于所述VR頭戴設備的6DoF位姿信息，進而獲取到用戶的行為動作；

所述VR頭戴設備在顯示器內顯示出一個虛擬用戶，該虛擬用戶的運動動作行為和現實用戶的運動動作行為完全一致。