与VR头戴设备配套的手柄的位置追踪方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了与VR头戴设备配套的手柄的位置追踪方法、与VR头戴设备配套的手柄的位置追踪系统、与VR头戴设备配套的手柄、与手柄配套的VR头戴设备、以及VR设备。所述方法包括：所述手柄的外壳上设有红外光源，所述VR头戴设备设有用于拍摄所述红外光源的双目红外摄像头，分别测量手柄和VR头戴设备的空间姿态；根据手柄的空间姿态信息、VR头戴设备的空间姿态信息、以及双目红外摄像头拍摄到的图片信息计算手柄与VR头戴设备的相对位置关系；以及，根据VR头戴设备的空间位置和手柄与VR头戴设备的相对位置关系确定手柄的空间位置。

【技术实现步骤摘要】
与VR头戴设备配套的手柄的位置追踪方法和系统
本专利技术涉及虚拟现实技术，具体而言，涉及一种与VR头戴设备配套的手柄的位置追踪方法、一种与VR头戴设备配套的手柄的位置追踪系统、一种与VR头戴设备配套的手柄、一种与手柄配套的VR头戴设备、以及一种VR设备。
技术介绍
在VR(VirtualReality，虚拟现实)技术中，有时需要对手柄进行运动追踪，确定手柄的姿态和空间位置，从而识别用户的动作或操作。现有技术中，可以通过IMU(inertialmeasurementunit，惯性测量单元)确定手柄的姿态，但IMU单元无法确定手柄的空间位置。为了确定手柄的空间位置，可以在空间内布置多个摄像头基站，通过摄像头基站拍摄的图像对手柄进行定位，但这种由外而内(Outside-In)的定位方案对空间的要求更大，相对成本更高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供与VR头戴设备配套的手柄的位置追踪方案。根据本专利技术的第一方面，提供了一种与VR头戴设备配套的手柄的位置追踪方法，所述手柄的外壳上设有红外光源，所述VR头戴设备设有用于拍摄所述红外光源的双目红外摄像头，所述红外光源具有一个或多个发光点；所述方法包括以下步骤：分别测量所述手柄和所述VR头戴设备的空间姿态；根据所述手柄的空间姿态信息、所述VR头戴设备的空间姿态信息、以及所述双目红外摄像头拍摄到的图片信息计算所述手柄与所述VR头戴设备的相对位置关系；以及，根据所述VR头戴设备的空间位置和所述手柄与所述VR头戴设备的相对位置关系确定所述手柄的空间位置。可选地，通过所述手柄内置的IMU单元测量所述手柄的空间姿态，通过所述VR头戴设备内置的IMU单元测量所述VR头戴设备的空间姿态。可选地，所述IMU单元为九轴IMU单元，包括三轴陀螺仪、三轴加速传感器、以及三轴地磁传感器。可选地，所述手柄包括左手手柄和右手手柄，所述左手手柄和所述右手手柄的红外光源分别具有多个发光点，所述左手手柄和所述右手手柄的发光点的数目和排列形状分别相同或不同。可选地，所述手柄根据所述双目红外摄像头的同步信号在所述双目红外摄像头的曝光期点亮所述红外光源。可选地，所述手柄包括左手手柄和右手手柄；所述VR头戴设备控制所述左手手柄的红外光源和所述右手手柄的红外光源按照奇偶帧交替点亮，根据此期间内所述双目红外摄像头拍摄到的图片信息区分所述左手手柄和右手手柄；或者，所述VR头戴设备控制所述左手手柄的红外光源或所述右手手柄的红外光源熄灭特定数目的帧数，根据此期间内所述双目红外摄像头拍摄到的图片信息区分所述左手手柄和右手手柄。根据本专利技术的第二方面，提供了一种与VR头戴设备配套的手柄的位置追踪系统，所述系统包括设置于所述手柄的外壳上的红外光源，设置于所述VR头戴设备上的双目红外摄像头；所述系统还包括设置于所述VR头戴设备上的第一IMU单元和手柄位置计算模块，以及设置于所述手柄上的第二IMU单元；所述第一IMU单元，用于测量所述VR头戴设备的空间姿态；所述第二IMU单元，用于测量所述手柄的空间姿态；所述双目红外摄像头，用于拍摄所述红外光源；所述手柄位置计算模块，用于根据所述手柄的空间姿态信息、所述VR头戴设备的空间姿态信息、以及所述双目红外摄像头拍摄到的图片信息计算所述手柄与所述VR头戴设备的相对位置关系；以及，根据所述VR头戴设备的空间位置和所述手柄与所述VR头戴设备的相对位置关系确定所述手柄的空间位置。可选地，所述第一IMU单元和所述第二IMU单元为九轴IMU单元，所述九轴IMU单元包括三轴陀螺仪、三轴加速传感器、三轴地磁传感器。可选地，所述手柄包括左手手柄和右手手柄，所述左手手柄和所述右手手柄的红外光源分别具有多个发光点，所述左手手柄和所述右手手柄的发光点的数目和排列形状分别相同或不同。可选地，所述手柄还包括红外光源控制模块，所述红外光源控制模块根据所述双目红外摄像头的同步信号在所述双目红外摄像头的曝光期点亮所述红外光源。根据本专利技术的第三方面，提供了一种与VR头戴设备配套的手柄，所述手柄包括IMU单元和无线通信模块，所述手柄的外壳上设有用于被追踪的红外光源；所述IMU单元，用于测量所述手柄的空间姿态；所述无线通信模块，用于将所述手柄的空间姿态信息发送给所述VR头戴设备。可选地，所述IMU单元为九轴IMU单元，包括三轴陀螺仪、三轴加速传感器、三轴地磁传感器。可选地，所述手柄包括左手手柄和右手手柄，所述左手手柄和所述右手手柄的红外光源分别具有多个发光点，所述左手手柄和所述右手手柄的发光点的数目和排列形状分别相同或不同。根据本专利技术的第四方面，提供了一种与手柄配套的VR头戴设备，所述VR头戴设备包括VR头戴设备主体和双目红外摄像头模组；所述VR头戴设备主体包括IMU单元和手柄位置计算模块，所述双目红外摄像头模组包括无线通信模块；所述IMU单元，用于测量所述VR头戴设备的空间姿态；所述双目红外摄像头模组，用于拍摄所述手柄的外壳上的红外光源，以及通过所述无线通信模块接收所述手柄的空间姿态信息；所述手柄位置计算模块，用于根据所述手柄的空间姿态信息、所述VR头戴设备的空间姿态信息、以及所述双目红外摄像头模组拍摄到的图片信息计算所述手柄与所述VR头戴设备的相对位置关系；以及，根据所述VR头戴设备的空间位置和所述手柄与所述VR头戴设备的相对位置关系确定所述手柄的空间位置。可选地，所述IMU单元为九轴IMU单元，包括三轴陀螺仪、三轴加速传感器、三轴地磁传感器。可选地，所述VR头戴设备主体和所述双目红外摄像头模组之间通过MIPI/USB总线传输所述双目红外摄像头模组拍摄到的图片信息。可选地，所述VR头戴设备主体和所述双目红外摄像头模组之间SPI/UART/USB总线传输所述手柄的空间姿态信息和手柄控制命令。可选地，所述双目红外摄像头模组通过所述无线通信模块向所述手柄发送手柄控制命令。根据本专利技术的第五方面，提供了一种VR设备，其特征在于，包括根据前述任一项所述的手柄和根据权利要求14-18任一项所述的VR头戴设备。本专利技术的手柄位置追踪方案，在VR头戴设备上设置用于追踪的双目红外摄像头，在手柄上设置用于被追踪的红外光源，通过手柄和头戴设备的空间姿态信息和红外图片信息计算二者的相对位置关系，根据头戴设备的空间位置和二者的相对位置关系确定手柄的空间位置。本专利技术的手柄位置追踪方案，对外界环境没有要求，更适合于移动虚拟现实应用。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本专利技术实施例提供的VR设备的框图。图2示出了本专利技术实施例提供的VR头戴设备和手柄的同步过程。图3示出了本专利技术实施例提供的区分左右手柄的原理方法。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与VR头戴设备配套的手柄的位置追踪方法，其特征在于，所述手柄的外壳上设有红外光源，所述VR头戴设备设有用于拍摄所述红外光源的双目红外摄像头，所述红外光源具有一个或多个发光点；所述方法包括以下步骤：分别测量所述手柄和所述VR头戴设备的空间姿态；根据所述手柄的空间姿态信息、所述VR头戴设备的空间姿态信息、以及所述双目红外摄像头拍摄到的图片信息计算所述手柄与所述VR头戴设备的相对位置关系；以及，根据所述VR头戴设备的空间位置和所述手柄与所述VR头戴设备的相对位置关系确定所述手柄的空间位置。

【技术特征摘要】
1.一种与VR头戴设备配套的手柄的位置追踪方法，其特征在于，所述手柄的外壳上设有红外光源，所述VR头戴设备设有用于拍摄所述红外光源的双目红外摄像头，所述红外光源具有一个或多个发光点；所述方法包括以下步骤：分别测量所述手柄和所述VR头戴设备的空间姿态；根据所述手柄的空间姿态信息、所述VR头戴设备的空间姿态信息、以及所述双目红外摄像头拍摄到的图片信息计算所述手柄与所述VR头戴设备的相对位置关系；以及，根据所述VR头戴设备的空间位置和所述手柄与所述VR头戴设备的相对位置关系确定所述手柄的空间位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述手柄包括左手手柄和右手手柄，所述左手手柄和所述右手手柄的红外光源分别具有多个发光点，所述左手手柄和所述右手手柄的发光点的数目和排列形状分别相同或不同。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述手柄包括左手手柄和右手手柄；所述VR头戴设备控制所述左手手柄的红外光源和所述右手手柄的红外光源按照奇偶帧交替点亮，根据此期间内所述双目红外摄像头拍摄到的图片信息区分所述左手手柄和右手手柄；或者，所述VR头戴设备控制所述左手手柄的红外光源或所述右手手柄的红外光源熄灭特定数目的帧数，根据此期间内所述双目红外摄像头拍摄到的图片信息区分所述左手手柄和右手手柄。4.一种与VR头戴设备配套的手柄的位置追踪系统，其特征在于，所述系统包括设置于所述手柄的外壳上的红外光源，设置于所述VR头戴设备上的双目红外摄像头；所述系统还包括设置于所述VR头戴设备上的第一IMU单元和手柄位置计算模块，以及设置于所述手柄上的第二IMU单元；所述第一IMU单元，用于测量所述VR头戴设备的空间姿态；所述第二IMU单元，用于测量所述手柄的空间姿态；所述双目红外摄像头，用于拍摄所述红外光源；所述手柄位置计算模块，用于根据所述手柄的空间姿态信息、所述VR头戴设备的空间姿态信息、以及所述双目红外摄像头拍摄到的图片信息计算所述手柄与所述VR头戴设备的相对位置关系；以及，根据所述VR头戴设备的空间位置和所述手柄与所述V...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀志，周宏伟，孔庆磊，
申请(专利权)人：北京小鸟看看科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11