一种基于立体标记板的头显定位方法、装置和立体标记板制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种立体标记板，还提供了基于立体标记板的头显定位方法和装置，该立体标记板包括底板和多个红外发光元件，其中，一部分红外发光元件设置在底板上；另一部分红外发光元件设置在位于底板的多个连杆上；每个连杆的一端设置有一个红外发光元件、另一端与底板铰接在一起。这样，将连杆放倒后即可有效缩小上述立体标记板的体积，从而方便了携带。另外，基于该立体标记板的头显定位方法和装置通过对两种方法计算得到的姿态数据进行融合，从而得到精确的头显姿态。

【技术实现步骤摘要】
一种基于立体标记板的头显定位方法、装置和立体标记板
本专利技术涉及虚拟现实
，特别是涉及一种基于立体标记板的头显定位方法、装置和立体标记板。
技术介绍
对于VR/AR设备，只有当虚拟世界与现实世界的旋转、移动同步时，才能使用户得到完美的沉浸体验，其中的关键便是定位追踪技术。目前VR头显的定位追踪解决方案大致分为“Outside-in”和“Inside-out”两大类型。Outside-in，顾名思义就是依靠外部的摄像头和发射器来捕捉和追踪用户的动作，但是其缺陷是要搭建复杂的环境，用户只能在特定区域内活动。而Inside-out方案通过将摄像头和传感器直接安装到头显上面，以用户自身为基点，扫描周围的环境，从而计算出用户在空间中的相对位置和运动轨迹，该方案的好处是能给予用户充分的移动性和便捷性。基于可见光的inside-out技术由于受环境光的影响，并且计算复杂度高，因此其稳定、实时定位的效果较差；而基于红外的定位方案可以不受环境的影响，图像处理算法简单，可以轻松实现稳定实时的定位。在基于红外的定位方案中，需要使用红外标记板进行辅助定位。当前红外标记板要么是平面的，要么是立体的。对于平面标记板来说，当相机与其夹角过小时或者相距较远时，红外点可能会粘连，因此仅利用平面上的点阵来估计得到的红外相机的姿态的精确性较差；而立体标记板则可以解决所得姿态的奇异性和准确性，但是立体标记板所占空间较大，对于消费级产品(VR/AR)而言便携性较差，不利于用户携带。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于立体标记板的头显定位方法、装置和立体标记板，以解决不利于用户携带的问题。为了解决上述问题，本专利技术公开了一种立体标记板，包括底板和多个红外发光元件，其中：所述多个红外发光元件中部分红外发光元件设置在所述底板上；所述多个红外发光元件的其余红外发光元件中每个所述红外发光元件设置在一个连杆的一端，所述连杆的另一端铰接在所述底板上。一种基于立体标记板的头显定位方法，应用于增强现实系统或虚拟现实系统，所述增强现实系统或所述虚拟现实系统均设置有相机和头显，所述立体标记板上设置有多个红外发光元件，所述红外定位方法包括：获取所述立体标记板的红外图像，并获取所述相机的3Dof位姿数据；对所述红外图像的特征数据和所述3Dof位姿数据进行融合计算，得到所述头显的当前姿态。可选的，所述对所述红图像的特征数据和所述位姿数据进行融合计算，包括：对所述红外图像进行特征点检测，得到所有所述红外发光元件在所述红外图像上的红外灯点集；确定所述红外灯点集中每个点的像素坐标和其对应的所述红外发光元件的编号；根据所述像素坐标和所述编号计算所述相机的第一姿态数据；根据所述3Dof位姿数据计算所述相机的第二姿态数据；将所述第一姿态数据和所述第二姿态数据进行姿态融合处理，得到所述头戴式显示器的当前6Dof姿态。可选的，所述根据所述像素坐标和所述编号计算所述相机的第一姿态数据，包括：根据所述像素坐标和所述编号，并利用标定后的相机参数，通过求解PNP问题得到所述第一姿态数据。可选的，所述根据所述位姿数据计算所述相机的第二姿态数据，包括：对所述位姿数据中的多个惯性数据进行积分累加，得到所述第二姿态数据。一种基于立体标记板的头显定位装置，应用于增强现实系统或虚拟现实系统，所述增强现实系统或所述虚拟现实系统均设置有相机和头显，所述立体标记板上设置有多个红外发光元件，所述红外定位装置包括：数据获取模块，用于获取所述立体标记板的红外图像，并获取所述头显的3Dof数据；姿态计算模块，用于对所述红外图像的特征数据和所述位姿数据进行融合计算，得到所述头显的当前6Dof姿态。可选的，所述姿态计算模块包括：特征点检测单元，用于对所述红外图像进行特征点检测，得到所有所述红外发光元件在所述红外图像上的红外灯点集；参数确定单元，用于确定所述红外灯点集中每个点的像素坐标以及每个点所对应的红外发光元件的编号；第一计算单元，用于根据所述像素坐标和所述编号计算所述相机的第一姿态数据；第二计算单元，用于根据所述位姿数据计算所述相机的第二姿态数据；融合计算单元，用于将所述第一姿态数据和所述第二姿态数据进行姿态融合处理，得到所述头戴式显示器的当前姿态。可选的，所述第一计算单元具体用于根据所述像素坐标和所述编号，并利用标定后的相机参数，通过求解PNP问题得到所述第一姿态数据。可选的，所述第二计算单元具体用于对所述位姿数据中的多个惯性数据进行积分累加，得到所述第二姿态数据。从上述技术方案可以看出，本专利技术提供了一种立体标记板，还提供了基于立体标记板的头显定位方法和装置，该立体标记板包括底板和多个红外发光元件，其中，一部分红外发光元件设置在底板上；另一部分红外发光元件设置在位于底板的多个连杆上；每个连杆的一端设置有一个红外发光元件、另一端与底板铰接在一起。这样，将连杆放倒后即可有效缩小上述立体标记板的体积，从而方便了携带。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种立体标记板的示意图；图2为本专利技术实施例提供的另一种立体标记板的示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种基于立体标记板的头显定位方法的步骤流程图；图4为本专利技术实施例提供的一种特征点检测结果的示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种模式匹配的结果示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种基于立体标记板的头显定位装置的结构框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一图1为本专利技术实施例提供的一种立体标记板的示意图。本实施例提供的立体标记板用于使增强现实系统或者虚拟现实系统，用于使上述系统能够根据该立体标记板对空间进行定位，以确定上述系统的头显相对于该空间的具体姿态。参照图1所示，本实施例提供的立体标记板包括底板和多个红外发元件，每个发光元件均有相应的编号，并发射不同编码的红外信号。多个红外发光元件的一部分直接设置在该底板上，另一部分红外发光元件则设置在连杆的一端上，连杆的另一端则设置在该底板上，连杆的另一端通过铰接元件铰接在该底板上。每个连杆的一端仅设置一个红外发光元件。例如，本实施例中共8个红外发光元件，其中5个直接设置在底板上，另外3个则分别设置在3个连杆上。连杆可以通过与底板的铰接直立或者放倒。这样，当使用其进行定位时，可以将连杆相对底板直立，在携带时则可以将每个连杆放倒，如图2所示，从而方便携带。从上述技术方案中可以看出，本实施例提供了一种立体标记板，包括底板和多个红外发光元件，其中，一部分红外发光元件设置在底板上；另一部分红外发光元件设置在位于底板的多个连杆上；每个连杆的一端设置有一个红外发光元件、另一端与底板铰接在一起。这样，将连杆放倒后即可有效缩小上述立体标记板的体积，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种立体标记板，其特征在于，包括底板和多个红外发光元件，其中：所述多个红外发光元件中的部分红外发光元件设置在所述底板上；所述多个红外发光元件的其余红外发光元件中每个所述红外发光元件设置在一个连杆的一端，所述连杆的另一端铰接在所述底板上。

【技术特征摘要】
1.一种立体标记板，其特征在于，包括底板和多个红外发光元件，其中：所述多个红外发光元件中的部分红外发光元件设置在所述底板上；所述多个红外发光元件的其余红外发光元件中每个所述红外发光元件设置在一个连杆的一端，所述连杆的另一端铰接在所述底板上。2.一种基于立体标记板的头显定位方法，应用于增强现实系统或虚拟现实系统，所述增强现实系统或所述虚拟现实系统均设置有相机和头显，所述立体标记板上设置有多个红外发光元件，其特征在于，所述红外定位方法包括：获取所述立体标记板的红外图像，并获取所述头显的3Dof位姿数据；对所述红外图像的特征数据和所述3Dof位姿数据进行融合计算，得到所述头显的当前姿态。3.如权利要求2所述的头显定位方法，其特征在于，对所述红外图像的特征数据和所述3Dof位姿数据进行融合计算，包括：对所述红外图像进行特征点检测，得到所有所述红外发光元件在所述红外图像上的红外灯点集；确定所述红外灯点集中每个点的像素坐标以及每个点所对应的红外发光元件的编号；根据所述像素坐标和所述编号计算所述相机的第一姿态数据；根据所述3Dof位姿数据计算所述相机的第二姿态数据；将所述第一姿态数据和所述第二姿态数据进行姿态融合处理，得到所述头戴式显示器的当前6Dof姿态。4.如权利要求3所述的头显定位方法，其特征在于，所述根据所述像素坐标和所述编号计算所述相机的第一姿态数据，包括：根据所述像素坐标和所述编号，并利用标定后的相机参数，通过求解PNP问题得到所述第一姿态数据。5.如权利要求3所述的头显定位方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：林鸿运，王西颖，
申请(专利权)人：重庆爱奇艺智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50