一种虚拟现实头盔及追踪其空间姿态信息的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的方法和装置及一种虚拟现实头盔，该装置包括：数据采集单元，用于实时采集姿态传感器的数据；数据校正单元，用于对采集的陀螺仪数据进行校正，避免零漂现象的不良影响；状态判断单元，用于判断虚拟现实头盔是否处于静止状态；数据融合单元，用于当虚拟现实头盔未处于静止状态时，利用采集的磁力计数据和加速度计数据与校正后的陀螺仪数据融合出空间姿态信息；姿态信息输出单元，用于当虚拟现实头盔处于静止状态时，上报空间姿态未变化的信息，不需要进行姿态融合运算，节省了时间和处理资源，当虚拟现实头盔未处于静止状态时，上报融合出的空间姿态信息，降低环境因素的干扰，提高追踪的精确性。

Virtual reality helmet and method and device for tracking its spatial attitude information

The invention discloses a method and a device for tracking the virtual reality helmet pose information and a virtual reality helmet, the device includes a data acquisition unit for real-time acquisition of attitude sensor data; data correction unit for gyroscope data acquisition in correction, avoid the adverse effects of zero drift phenomenon; state estimation unit is used for judging whether the virtual reality helmet is in a static state; data fusion unit is used when the virtual reality helmet is not stationary, space attitude information based on the collected data of magnetometer and accelerometer data and corrected gyro data fusion; attitude information output unit is used when the virtual reality helmet is in the static state. Reported space attitude did not change in the information, without the need for attitude fusion operation saves time and information processing. When the virtual reality helmet is not in a static state, the spatial attitude information is reported to reduce the interference of environmental factors and improve the accuracy of tracking.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及虚拟现实
，具体涉及一种追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的方法和装置及一种虚拟现实头盔。
技术介绍
对头部位置姿态的实时跟踪技术是虚拟现实头盔的关键技术之一。现有的追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的方案，在获取姿态传感器的数据的过程中，没有对数据进行过处理，往往直接使用姿态传感器输出的数据，但是姿态传感器输出的数据带有噪声、抖动、以及零漂等现象，利用这些数据运算获取的空间四元数或欧拉角与虚拟现实头盔实际的空间姿态之间有较大的误差。
技术实现思路
本专利技术提供了一种追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的方法和装置及一种虚拟现实头盔，以降低姿态传感器自身噪声以及外界环境因素的干扰，提高追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的精确性。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的装置，包括：数据采集单元、数据校正单元、状态判断单元、数据融合单元以及姿态信息输出单元；所述数据采集单元，用于实时采集所述虚拟现实头盔中的姿态传感器输出的数据，所述姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计；所述数据校正单元，用于对所述数据采集单元采集到的陀螺仪数据进行校正，得到校正后的陀螺仪数据；所述状态判断单元，用于根据校正后的陀螺仪数据判断所述虚拟现实头盔是否处于静止状态；所述数据融合单元，用于当所述状态判断单元判断所述虚拟现实头盔未处于静止状态时，利用所述数据采集单元采集到的磁力计数据和加速度计数据与经过所述数据校正单元校正后的陀螺仪数据融合出空间姿态信息；所述姿态信息输出单元，用于当所述状态判断单元判断所述虚拟现实头盔处于静止状态时，向所述虚拟现实头盔上报空间姿态未发生变化的信息；以及当所述状态判断单元判断所述虚拟现实头盔未处于静止状态时，向所述虚拟现实头盔上报所述数据融合单元融合出的空间姿态信息。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种虚拟现实头盔，包括姿态传感器以及上述的追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的装置，所述姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计。根据本专利技术的又一个方面，本专利技术提供了一种追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的方法，包括：实时采集所述虚拟现实头盔中的姿态传感器输出的数据，所述姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计；对采集到的陀螺仪数据进行校正，得到校正后的陀螺仪数据；根据校正后的陀螺仪数据判断虚拟现实头盔是否处于静止状态；当判断虚拟现实头盔处于静止状态时，向虚拟现实头盔上报空间姿态未发生变化的信息；当判断虚拟现实头盔未处于静止状态时，利用采集到的磁力计数据和加速度计数据与校正后的陀螺仪数据融合出空间姿态信息，并上报给所述虚拟现实头盔。本专利技术的有益效果是：本专利技术实施例采集并校正了姿态传感器输出的陀螺仪数据，避免零漂现象影响追踪空间姿态信息的精确性；根据校正后的陀螺仪数据判断虚拟现实头盔是否处于静止状态，若虚拟现实头盔未处于静止状态，则利用采集到的磁力计数据和加速度计数据与校正后的陀螺仪数据融合出空间姿态信息，降低外界环境因素的干扰，提高追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的精确性；若虚拟现实头盔处于静止状态，则不需要进行进一步的姿态融合运算，直接上报空间姿态未发生变化的信息即可，节省了时间和处理资源。附图说明图1是本专利技术一个实施例提供的一种追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的装置的功能框图；图2是本专利技术一个实施例提供的一种虚拟现实头盔的功能框图；图3是本专利技术一个实施例提供的一种追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的方法的流程图；图4是本专利技术一个实施例中判断虚拟现实头盔是否处于静止状态的流程图。具体实施方式本专利技术的设计构思是：现有的追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的方案，在获取姿态传感器的数据的过程中，没有对数据进行过处理，往往直接使用姿态传感器输出的数据，获取到的姿态信息与虚拟现实头盔实际的空间姿态之间有较大的误差。针对这种情况，本专利技术首先校正姿态传感器输出的陀螺仪数据，避免零漂现象影响追踪空间姿态信息的精确性；之后，根据校正后的陀螺仪数据判断虚拟现实头盔是否处于静止状态，若虚拟现实头盔未处于静止状态，则利用采集到的磁力计数据和加速度计数据与校正后的陀螺仪数据融合出空间姿态信息，降低外界环境因素的干扰，提高追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的精确性；若虚拟现实头盔处于静止状态，则不需要进行进一步的姿态融合运算，直接上报空间姿态未发生变化的信息即可，节省了时间和处理资源。实施例一图1是本专利技术一个实施例提供的一种追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的装置的功能框图，如图1所示，本实施例提供的追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的装置包括：数据采集单元110、数据校正单元120、状态判断单元130、数据融合单元140以及姿态信息输出单元150。数据采集单元110，用于实时采集虚拟现实头盔中的姿态传感器输出的数据，姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计。数据校正单元120，用于数据采集单元110采集到的陀螺仪数据进行校正，得到校正后的陀螺仪数据，避免陀螺仪数据的零漂现象。状态判断单元130，用于根据校正后的陀螺仪数据判断虚拟现实头盔是否处于静止状态。数据融合单元140，用于当状态判断单元130判断虚拟现实头盔未处于静止状态时，利用数据采集单元110采集到的磁力计数据和加速度计数据与经过数据校正单元120校正后的陀螺仪数据融合出空间姿态信息。当状态判断单元130判断虚拟现实头盔处于静止状态时，姿态信息输出单元150向虚拟现实头盔上报空间姿态未发生变化的信息，不需要进行姿态融合运算，节省了时间和处理资源；当状态判断单元130判断虚拟现实头盔未处于静止状态时，姿态信息输出单元150向虚拟现实头盔上报数据融合单元融合出的空间姿态信息，空间姿态信息是由磁力计数据、加速度计数据、校正后的陀螺仪数据融合而成的，可以降低外界环境因素的干扰，提高追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的精确性。在一个优选实施例中，数据校正单元120包括偏移量计算模块121和校正模块122。偏移量计算模块121，用于在追踪虚拟现实头盔空间姿态信息之前，将虚拟现实头盔静置，采集虚拟现实头盔在静止状态下输出的预定数量的陀螺仪数据，并计算这些陀螺仪数据的均值，作为校正偏移量。校正模块122，用于将数据采集单元110实时采集到的每一个陀螺仪数据，减去偏移量计算模块121计算出的校正偏移量，得到对应的校正后的陀螺仪数据。在另一个优选实施例中，状态判断单元130包括加权累加模块131、非加权累加模块132和判断模块133。加权累加模块131，用于将每一个经过数据校正单元120校正后的陀螺仪数据按照预设的权值累加到预设的加权累加值中。非加权累加模块132，用于将每一个经过数据校正单元校正后的陀螺仪数据直接累加到预设的非加权累加值中。判断模块133，用于判断加权累加值的绝对值是否小于预设的移动边界值，若不小于则判断虚拟现实头盔未处于静止状态；若小于则进一步计算非加权累加值的均值，并判断加权累加值与非加权累加值的均值之差的绝对值是否小于预设的噪声边界值，若不小于则判断虚拟现实头盔未处于静止状态，否则判断虚拟现实头盔处于静止状态。在又一个优选实施例中，数据融合单元140包括第一融合模块141、第二融合模块142和互补校正模块143。第一融合模块141，用于根据数据采集单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的装置，其特征在于，包括：数据采集单元、数据校正单元、状态判断单元、数据融合单元以及姿态信息输出单元；所述数据采集单元，用于实时采集所述虚拟现实头盔中的姿态传感器输出的数据，所述姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计；所述数据校正单元，用于对所述数据采集单元采集到的陀螺仪数据进行校正，得到校正后的陀螺仪数据；所述状态判断单元，用于根据校正后的陀螺仪数据判断所述虚拟现实头盔是否处于静止状态；所述数据融合单元，用于当所述状态判断单元判断所述虚拟现实头盔未处于静止状态时，利用所述数据采集单元采集到的磁力计数据和加速度计数据与经过所述数据校正单元校正后的陀螺仪数据融合出空间姿态信息；所述姿态信息输出单元，用于当所述状态判断单元判断所述虚拟现实头盔处于静止状态时，向所述虚拟现实头盔上报空间姿态未发生变化的信息；以及当所述状态判断单元判断所述虚拟现实头盔未处于静止状态时，向所述虚拟现实头盔上报所述数据融合单元融合出的空间姿态信息。

【技术特征摘要】
1.一种追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的装置，其特征在于，包括：数据采集单元、数据校正单元、状态判断单元、数据融合单元以及姿态信息输出单元；所述数据采集单元，用于实时采集所述虚拟现实头盔中的姿态传感器输出的数据，所述姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计；所述数据校正单元，用于对所述数据采集单元采集到的陀螺仪数据进行校正，得到校正后的陀螺仪数据；所述状态判断单元，用于根据校正后的陀螺仪数据判断所述虚拟现实头盔是否处于静止状态；所述数据融合单元，用于当所述状态判断单元判断所述虚拟现实头盔未处于静止状态时，利用所述数据采集单元采集到的磁力计数据和加速度计数据与经过所述数据校正单元校正后的陀螺仪数据融合出空间姿态信息；所述姿态信息输出单元，用于当所述状态判断单元判断所述虚拟现实头盔处于静止状态时，向所述虚拟现实头盔上报空间姿态未发生变化的信息；以及当所述状态判断单元判断所述虚拟现实头盔未处于静止状态时，向所述虚拟现实头盔上报所述数据融合单元融合出的空间姿态信息。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据校正单元包括偏移量计算模块和校正模块；所述偏移量计算模块，用于在追踪虚拟现实头盔空间姿态信息之前，将所述虚拟现实头盔静置，采集所述虚拟现实头盔在静止状态下输出的预定数量的陀螺仪数据；对所述预定数量的陀螺仪数据计算均值，作为校正偏移量；所述校正模块，用于将所述数据采集单元实时采集到的每一个陀螺仪数据，减去所述偏移量计算模块计算出的校正偏移量，得到对应的校正后的陀螺仪数据。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述状态判断单元包括加权累加模块、非加权累加模块和判断模块；所述加权累加模块，用于将每一个经过所述数据校正单元校正后的陀螺仪数据按照预设的权值累加到预设的加权累加值中；所述非加权累加模块，用于将每一个经过所述数据校正单元校正后的陀螺仪数据直接累加到预设的非加权累加值中；所述判断模块，用于判断加权累加值的绝对值是否小于预设的移动边界值，若不小于则判断虚拟现实头盔未处于静止状态；若小于则进一步计算非加权累加值的均值，并判断加权累加值与非加权累加值的均值之差的绝对值是否小于预设的噪声边界值，若不小于则判断所述虚拟现实头盔未处于静止状态，否则判断所述虚拟现实头盔处于静止状态。4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，数据融合单元包括第一融合模块、第二融合模块和互补校正模块；所述第一融合模块，用于根据所述数据采集单元采集到的磁力计数据，以及经过所述数据校正单元校正后的陀螺仪数据融合出第一姿态欧拉角；所述第二融合模块，用于根据所述数据采集单元采...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红廷，张瑞生，夏九，
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