一种虚拟现实系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种虚拟现实系统，该系统包括设置在待定位目标上的球形光源、布置在待定位目标周围的第一相机和第二相机、以及与第一相机和第二相机分别相连的处理单元；第一相机和第二相机按照相同的频率采集球形光源的图像，球形光源在图像中呈现圆形光斑；处理单元接收第一相机和第二相机同一时刻采集的两帧图像，确定经过第一相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第一相机的光心的第一直线，以及经过第二相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第二相机的光心的第二直线，并根据第一直线和第二直线确定出球形光源的位置，不需要事先对球形光源与相机的距离和圆形光斑的直径之间的关系进行曲线拟合，避免影响定位的精确性。

A virtual reality system

The utility model discloses a virtual reality system, the system includes a spherical light source, set in to be positioned on the target are arranged around the target to be the first camera and the second camera, and are respectively connected with the first camera and the second camera processing unit; the first camera and the second camera image acquisition frequency according to the same spherical light source in the present circular spot, spherical light source image; two frame image processing unit receives the first camera and the second camera acquisition at the same time, determined after the first linear image of the first camera in the circular light spot center and the first camera optical center, and through the second camera image acquisition in the center and second circular spot the optical center of the camera according to the first and second straight line and second line spherical determined the position of the light source, does not require prior to The relationship between the distance between the spherical light source and the camera and the diameter of the round spot is fitted by the curve, so as to avoid the influence of the accuracy of location.

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟现实系统
本技术涉及虚拟现实
，具体涉及一种虚拟现实系统。
技术介绍
现有的虚拟现实系统定位方案通常是以单个相机对设置在待定位目标上的球形光源进行追踪定位，球形光源在相机拍摄的图像上呈现的圆形光斑的圆心等效于球形光源在相机坐标中的方向；利用近大远小的原理，当球形光源的直径固定时，球形光源和相机之间的距离与圆形光斑的直径之间为单调递减函数关系，结合距离以及方向可以确定其空间位置。但是，球形光源和相机之间的距离与圆形光斑的直径之间并非直线递减函数，需要进行严格的曲线拟合才会达到较好的定位效果，曲线拟合过程成为定位的瓶颈，影响定位的精确性。
技术实现思路
本技术提供了一种虚拟现实系统，以解决现有的虚拟现实定位方案需要对球形光源和相机之间的距离与圆形光斑的直径之间的函数关系进行严格的曲线拟合，影响定位的精确性的问题。本技术提供了一种虚拟现实系统，包括：设置在待定位目标上的球形光源、布置在待定位目标周围的第一相机和第二相机、以及与第一相机和第二相机分别相连的处理单元；第一相机和第二相机按照相同的频率采集所述球形光源的图像，所述球形光源在所述图像中呈现圆形光斑；所述处理单元，用于接收第一相机和第二相机同一时刻采集的两帧图像，确定经过第一相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第一相机的光心的第一直线，以及经过第二相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第二相机的光心的第二直线，并根据第一直线和第二直线确定出所述球形光源的位置。本技术的有益效果是：本技术实施例在球形光源周围布置了两个相机采集图像，确定经过第一相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第一相机的光心的第一直线，以及经过第二相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第二相机的光心的第二直线，最终根据第一直线和第二直线确定出球形光源的位置。由于在整个定位过程中不涉及球形光源在图像中的直径，因此也就不需要事先对球形光源与相机的距离和圆形光斑的直径之间的关系进行曲线拟合，避免了曲线拟合的过程影响定位的精确性。附图说明图1是本技术一个实施例提供的一种虚拟现实系统的功能框图；图2是本技术一个实施例提供的一种虚拟现实系统的定位原理图。具体实施方式本技术的设计构思是：现有的虚拟现实系统定位方案使用一个相机，利用近大远小的原理，需要对球形光源和相机之间的距离与圆形光斑的直径之间的关系进行严格的曲线拟合才会达到较好的定位效果，曲线拟合过程成为定位的瓶颈，影响定位的精确性。针对这种情况，本技术同时使用两个相机追踪球形光源，获取不同位置观测到球形光源的空间方向，利用两条直线交于一点的原理，直接测得球形光源的位置。由于在定位过程中不涉及球形光源在图像中的直径，因此也就不需要事先对球形光源与相机的距离和圆形光斑的直径之间的关系进行曲线拟合，避免了曲线拟合的过程影响定位的精确性。图1是本技术一个实施例提供的一种虚拟现实系统的功能框图，如图1所示，本实施例提供的虚拟现实系统包括设置在待定位目标上的球形光源110、布置在待定位目标周围的第一相机120和第二相机130、以及与第一相机120和第二相机130分别相连的处理单元140。球形光源110可以是红外光源，也可以是可见光源。相比于可见光源，红外光源有较强的抗干扰能力，如背景颜色、环境光的干扰等，因此使用红外光源效果更好。球形光源110可以设置在虚拟现实系统的头戴显示设备上，用于追踪用户头部的运动；或者可以设置在手柄控制器上，用于追踪用户手部的运动。第一相机120和第二相机130按照相同的频率采集球形光源110的图像，在第一相机120和第二相机130采集到的图像中，球形光源110分别呈现为一个圆形光斑。处理单元140接收第一相机120和第二相机130同一时刻采集的两帧图像，并确定经过第一相机120采集的图像中的圆形光斑的圆心和第一相机120的光心的第一直线，以及经过第二相机130采集的图像中的圆形光斑的圆心和第二相机130的光心的第二直线，并根据第一直线和第二直线确定出球形光源110的位置。处理单元140包括图像处理模块141和坐标计算模块142。坐标计算模块142以第一相机120的光心为原点建立空间坐标系，x轴平行于第一相机120像平面的底边，y轴垂直于第一相机120像平面的底边，z轴为第一相机120的光轴。坐标计算模块142根据第二相机130与第一相机120之间的相对位置，确定第二相机130光心的坐标。本实施例的虚拟现实系统在使用的过程中，第一相机120与第二相机130的相对位置是固定的，可以由厂商在生产的过程中调整并固定两个相机的相对位置，使之不可调；或者也可以由用户在使用之前将两个相机的相对位置调整为特定的值。为了简化运算的过程，加快处理速度，优选地，本实施例中的第一相机120与第二相机130为同一型号的相机，因此两个相机像采集到的图像的大小相同，并且像平面到光心的距离相等。第一相机120的像平面垂直于地面，并且像平面的底边平行于地面；第二相机130的像平面与第一相机120的像平面在同一平面上，且第二相机130像平面的底边与第一相机像120平面的底边在同一条直线上，第一相机与第二相机之间的间距为预设的距离x0。由此，坐标计算模块142确定出第一相机120的光心的坐标为(0，0，0)，第二相机130的光心坐标为(x0，0，0)。图像处理模块141接收第一相机120和第二相机130同一时刻采集的两帧图像，通过扫描等方式识别两帧图像中的圆形光斑，并分别确定圆形光斑的圆心坐标。由于第一相机120与第二相机130为同一型号的相机，像平面到光心的距离均为z0，因此图像处理模块确定出第一相机120采集的图像中的圆形光斑的圆心坐标为(x1，y1，z0),第二相机130采集的图像中的圆形光斑的圆心坐标为(x2，y2，z0)，如图2所示。坐标计算模块142根据第一相机120光心的坐标(0，0，0)以及第一相机120采集的图像中的圆形光斑的圆心坐标(x1，y1，z0)确定经过该两点的第一直线，第一直线的方程为：坐标计算模块142根据第二相机130光心的坐标(x0，0，0)以及第二相机130采集的图像中的圆形光斑的圆心坐标(x2，y2，z0)确定经过该两点的第二直线，第二直线的方程为：处理单元140还包括直线关系判断模块143和位置确定模块144。直线关系判断模块143用于判断第一直线和第二直线的位置关系。理论上，第一直线和第二直线都经过球形光源110的中心，因此两条直线必然有一交点，但是受到误差的影响，实际计算出的第一直线和第二直线很可能没有交点。因此直线关系判断模块143首先判断第一直线和第二直线的位置关系，当判断第一直线和第二直线相交时，位置确定模块144根据第一直线的方程和第二直线的方程计算两条直线的交点，将该交点的坐标作为球形光源110的空间坐标；当判断第一直线和第二直线异面时，位置确定模块144将第一直线和第二直线的公垂线段的中点的坐标作为球形光源110的空间坐标。本实施例在确定球形光源110的位置的过程中，没有使用到球形光源110在图像中呈现的圆形光斑的直径，因此也就不需要事先对球形光源110与相机的距离与圆形光斑的直径之间的关系进行曲线拟合，避免曲线拟合的过程影响定位的精确性。以上所述，仅为本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟现实系统，其特征在于，包括：设置在待定位目标上的球形光源、布置在待定位目标周围的第一相机和第二相机、以及与第一相机和第二相机分别相连的处理单元；第一相机和第二相机按照相同的频率采集所述球形光源的图像，所述球形光源在所述图像中呈现圆形光斑；所述处理单元，用于接收第一相机和第二相机同一时刻采集的两帧图像，确定经过第一相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第一相机的光心的第一直线，以及经过第二相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第二相机的光心的第二直线，并根据第一直线和第二直线确定出所述球形光源的位置。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟现实系统，其特征在于，包括：设置在待定位目标上的球形光源、布置在待定位目标周围的第一相机和第二相机、以及与第一相机和第二相机分别相连的处理单元；第一相机和第二相机按照相同的频率采集所述球形光源的图像，所述球形光源在所述图像中呈现圆形光斑；所述处理单元，用于接收第一相机和第二相机同一时刻采集的两帧图像，确定经过第一相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第一相机的光心的第一直线，以及经过第二相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第二相机的光心的第二直线，并根据第一直线和第二直线确定出所述球形光源的位置。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理单元包括图像处理模块和坐标计算模块；所述坐标计算模块，用于以第一相机的光心为原点建立空间坐标系，x轴平行于第一相机像平面的底边，y轴垂直于第一相机像平面的底边，z轴为第一相机的光轴；以及根据第二相机与第一相机之间的相对位置，确定第二相机光心的坐标；所述图像处理模块，用于接收第一相机和第二相机同一时刻采集的两帧图像，识别两帧图像中的圆形光斑，并分别确定圆形光斑的圆心坐标；所述坐标计算模块，还用于根据第一相机光心的坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振杰，
申请(专利权)人：北京小鸟看看科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11