用于多设备间实现AR室内定位的坐标轴同步方法技术

本发明专利技术提供一种用于多设备间实现AR室内定位的坐标轴同步方法，包括如下步骤：在每个参与联机的设备上分别用自身的位置以及陀螺仪的角度建立各个设备的本地坐标系；选取任意一个设备作为主参考设备，其他设备作为从属设备，将主参考设备的坐标系作为主参考坐标系，并对其他从属设备进行坐标系修正；从属设备获取主参考设备的位置信息并转换为基于主参考坐标系的从属设备坐标。本发明专利技术提供的同步方法简单，能够在各设备间形成统一的坐标系，进行更为方便和统一的联机互动，有助于在大范围内实现虚拟与现实的结合。

【技术实现步骤摘要】
用于多设备间实现AR室内定位的坐标轴同步方法
本专利技术属于增强现实领域，具体涉及一种用于多设备间同时进行AR虚拟互动时，所需的坐标轴位置与方向同步的方法。
技术介绍
目前的AR增强现实技术在游戏、教育、娱乐等众多领域均有巨大的发展，其趣味性有别于VR虚拟现实完全沉浸式的体验方式，而是通过与现实场景内容结合虚拟对象之间的互动达成的。传统的AR技术以卡牌或实物等标定物作为参考点，让3D虚拟影像附着在其周围。而如今更加先进的AR技术则是脱离这些标定物，利用重力感应和陀螺仪传感器的数据，用空间定位的方法代替参考点的识别，从而能够在一个更大的范围内实现虚拟与现实的结合。但是这种新方法会造成各个设备间形成相互独立的空间坐标系，因此无法方便和统一得进行联机互动。因此，为了解决以上问题研制出一种适用于大范围内实现虚拟与现实的结合，并且能够方便和统一得进行联机互动的AR技术是本领域技术人员所急需解决的难题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种用于多设备间实现AR室内定位的坐标轴同步方法。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于多设备间实现AR室内定位的坐标轴同步方法，包括如下步骤：(1)在每个参与联机的设备上分别用自身的位置以及陀螺仪的角度建立各个设备的本地坐标系；(2)选取任意一个设备作为主参考设备，其他设备作为从属设备，将主参考设备的坐标系作为主参考坐标系，并对其他从属设备进行坐标系修正；(3)从属设备获取主参考设备的位置信息并转换为基于主参考坐标系的从属设备坐标。进一步地，步骤(1)中各个设备的本地坐标系的Z轴均竖直朝上。进一步地，步骤(2)的具体方法为：(2-a)选取任意一个设备作为主参考设备，其他设备作为从属设备，将需要坐标系同步的从属设备与主参考设备靠近，并保持相同的方向；(2-b)分别获取主参考设备以及从属设备在各自的本地坐标系中朝向的欧拉旋转角以及位置坐标；(2-c)设定初始向量(1,0,0)，通过欧拉旋转后得到新向量(x,y,z)；(2-d)通过新向量获得各从属设备在XY平面上的旋转角度；(2-e)计算各从属设备与主参考设备的旋转角度差θ；(2-f)从属设备依据旋转角度差θ逆向旋转各自坐标系，使得各自坐标系与主参考坐标系在X、Y、Z三个坐标轴方向保持一致；(2-g)通过从属设备的坐标系旋转后的新坐标与主参考设备提供的坐标之间的差值获得从属设备与主参考设备间坐标原点的位移，记为Δx、Δy、Δz。进一步地，步骤(3)的具体方法为：(3-a)将主参考设备作为数据分发中心，向各从属设备发送AR环境中相关的对象坐标；(3-b)各从属设备将收到的对象坐标按照Δx、Δy、Δz分别在X、Y、Z三个轴方向上进行位移；(3-c)将步骤(3-b)中位移后的坐标数据以Z轴为转动轴，旋转θ角度，得到各个从属设备上在主参考坐标系中的从属设备坐标。本专利技术与现有技术相比，同步方法简单，能够在各设备间形成统一的坐标系，进行更为方便和统一的联机互动，有助于在大范围内实现虚拟与现实的结合。附图说明图1、本专利技术的流程图。具体实施方式以下将结合具体实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。实施例1：本专利技术提供了一种用于多设备间实现AR室内定位的坐标轴同步方法，包括如下步骤：(1)在每个参与联机的设备上分别用自身的位置以及陀螺仪的角度建立各个设备的本地坐标系，各个设备的本地坐标系的Z轴均竖直朝上；(2-a)选取任意一个设备作为主参考设备，其他设备作为从属设备，将需要坐标系同步的从属设备与主参考设备靠近，并保持相同的方向；(2-b)分别获取主参考设备以及从属设备在各自的本地坐标系中朝向的欧拉旋转角以及位置坐标；(2-c)设定初始向量(1,0,0)，通过欧拉旋转后得到新向量(x,y,z)；(2-d)通过新向量获得各从属设备在XY平面上的旋转角度；(2-e)计算各从属设备与主参考设备的旋转角度差θ；(2-f)从属设备依据旋转角度差θ逆向旋转各自坐标系，使得各自坐标系与主参考坐标系在X、Y、Z三个坐标轴方向保持一致；(2-g)通过从属设备的坐标系旋转后的新坐标与主参考设备提供的坐标之间的差值获得从属设备与主参考设备间坐标原点的位移，记为Δx、Δy、Δz。(3-a)将主参考设备作为数据分发中心，向各从属设备发送AR环境中相关的对象坐标；(3-b)各从属设备将收到的对象坐标按照Δx、Δy、Δz分别在X、Y、Z三个轴方向上进行位移；(3-c)将步骤(3-b)中位移后的坐标数据以Z轴为转动轴，旋转θ角度，得到各个从属设备上在主参考坐标系中的从属设备坐标。实施例2：一、在任意位置初始化主参考设备以及从属设备，设置参考对象对象坐标位置分别为r11(0,1,0)以及r21(0,1,0)。二、将两台设备在同一位置,保持方向进行标定,分别获取两个新的坐标r12(-0.08533,0.95210,-0.293631),r22(0.99574,-0.089416,-0.02210)将各自坐标的x,z分量分别代入下面公式,最终得到两个旋转角度的差值Δθ(-0.27696弧度),此角度为主设备相对于从设备旋转角度当z>0时,θ＝actg(x/z)；当z<0时,θ＝actg(x/z)+π；当z＝0时,x>0,θ＝0；x<0,θ＝π,x＝0,无解。三、将以上测量的参数代入如下公式,获得主设备相对于从设备旋转平移位移为：ΔT(0.65179,-0.0840,0.20688)，θ21＝θ2+Δθ，r＝sqrt(pow(r22.x,2)+pow(r22.z,2))，Δx＝r*cos(θ21)–r12.x，Δz＝r*sin(θ21)–r12.z，Δy＝r22.y。四、在主机坐标系的位置P1(0,0,0)放置一对象,则经过下方公式平移和旋转公式获得的新的坐标位置为P2(0.57038,-0.08401,0.37721)，x＝P1.x+Δx，y＝P1.y+Δy，z＝P2.z+Δz，r＝sqrt(pow(x,2)+pow(z,2))，通过步骤三获取到角度θ3，θ4＝θ3–Δθ，P2.x＝cos(θ4)*r，P2.y＝y2，P2.z＝sin(θ4)*r。最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多设备间实现AR室内定位的坐标轴同步方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)在每个参与联机的设备上分别用自身的位置以及陀螺仪的角度建立各个设备的本地坐标系；(2)选取任意一个设备作为主参考设备，其他设备作为从属设备，将主参考设备的坐标系作为主参考坐标系，并对其他从属设备进行坐标系修正；(3)从属设备获取主参考设备的位置信息并转换为基于主参考坐标系的从属设备坐标。

【技术特征摘要】
1.一种用于多设备间实现AR室内定位的坐标轴同步方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)在每个参与联机的设备上分别用自身的位置以及陀螺仪的角度建立各个设备的本地坐标系；(2)选取任意一个设备作为主参考设备，其他设备作为从属设备，将主参考设备的坐标系作为主参考坐标系，并对其他从属设备进行坐标系修正；(3)从属设备获取主参考设备的位置信息并转换为基于主参考坐标系的从属设备坐标。2.根据权利要求1所述的一种用于多设备间实现AR室内定位的坐标轴同步方法，其特征在于：所述步骤(1)中各个设备的本地坐标系的Z轴均竖直朝上。3.根据权利要求1所述的一种用于多设备间实现AR室内定位的坐标轴同步方法，其特征在于：所述步骤(2)的具体方法为：(2-a)选取任意一个设备作为主参考设备，其他设备作为从属设备，将需要坐标系同步的从属设备与主参考设备靠近，并保持相同的方向；(2-b)分别获取主参考设备以及从属设备在各自的本地坐标系中朝向的欧拉旋转角以及位置坐标；(2-...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，
申请(专利权)人：上海麦界信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31