本发明专利技术涉及一种用于在交通工具(1)中操作虚拟现实头戴设备(3)的方法，其中虚拟现实头戴设备(3)的至少即时取向是借助于布置在虚拟现实头戴设备(3)上的惯性测量单元(5)和对应的控制设备(4)来确定的。基于此和交通工具定位数据，对虚拟现实头戴设备(3)中显示的虚拟环境的虚拟视角进行仿真。其中，虚拟现实头戴设备(3)相对于交通工具内部(9)的相对布置是通过布置在虚拟现实头戴设备(3)上的光学捕获设备(6)来确定的。来自惯性测量单元(3)和光学捕获设备(6)的对应数据被融合在一起，以确定虚拟现实头戴设备(3)相对于交通工具内部(9)的经校正取向或姿态，以仿真虚拟视角。以仿真虚拟视角。以仿真虚拟视角。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在交通工具中操作虚拟现实头戴设备的方法和控制设备
[0001]本专利技术涉及一种用于在交通工具中操作虚拟现实头戴设备的方法和控制设备。
[0002]虚拟现实头戴设备，通常也称为虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔，是一种旨在让用户看到虚拟现实的头戴式显示器。它们主要用于计算机和仿真游戏，并且旨在给玩家尽可能真实的游戏感觉(沉浸感)。
[0003]这种虚拟现实头戴设备也可被用在交通工具中，例如汽车或其他交通工具，以便交通工具乘员能在旅途中享受虚拟内容。通常，当使用这种虚拟现实头戴设备时，用户可以将自己沉浸在一种虚拟环境中，该虚拟环境是借助于显示器等来显示的。通常情况下，佩戴虚拟现实头戴设备的用户的头部移动或多或少地一对一地转换成所显示的虚拟环境上的对应虚拟视角变化。尤其是在移动中的交通工具中，可能很难可靠、精确且以所需分辨率捕获佩戴此类虚拟现实头戴设备的用户的头部移动。
[0004]因此，本专利技术的任务是提供一种解决方案，通过该解决方案，当用户在交通工具内佩戴虚拟现实头戴设备时，可以实现对用户头部移动的特别精确且高分辨率的捕获。
[0005]该任务通过一种用于在具有独立权利要求的特征的交通工具中操作虚拟现实头戴设备的方法和控制设备来解决的。在从属权利要求、说明书和附图中指示了本专利技术的进一步可能的发展和配置。
[0006]在根据本专利技术的用于在交通工具中操作虚拟现实头戴设备的方法中，捕获并提供至少部分地表征交通工具相对于固定世界参考系的姿态和/或移动的交通工具定位数据。换言之，该交通工具定位数据描述了交通工具在静止地锚定到外部世界的坐标系中的位置、取向和/或移动。例如，可以借助于固定地附连到交通工具的惯性测量单元(简称IMU)、全球定位系统等来捕获交通工具定位数据。交通工具定位数据至少可以包括刚性地附连到交通工具的IMU的输出(即线加速度和角速度数据)和/或作为交通工具的传感器融合的输出的取向数据。此外，借助于布置在虚拟现实头戴设备上的惯性测量单元(IMU)来持续地确定虚拟现实头戴设备的至少即时取向。至少部分地基于此，对借助于虚拟现实头戴设备所显示的虚拟环境上的虚拟视角进行仿真。当所述虚拟环境通过虚拟现实头戴设备显示时，附连到虚拟现实头戴设备的惯性测量单元至少持续捕获虚拟现实头戴设备的即时方向，并从而与交通工具定位数据相结合，虚拟现实头戴设备的取向或姿态(并且因此也是佩戴虚拟现实头戴设备的用户坐在交通工具中时的头部的取向或姿态)。虚拟现实头戴设备的头部移动以及因而相关用户的头部移动在所显示的虚拟环境中被一对一地转换成对应的视角变化。附连到虚拟现实头戴设备的惯性测量单元捕获或测量虚拟现实头戴设备相对于外部世界的移动，即本地重力矢量。然而，该惯性测量单元本身无法区分交通工具静止时虚拟现实头戴设备的移动、虚拟现实头戴设备相对于交通工具静止时交通工具的移动以及两者的组合，而只能捕获或测量交通工具相对于外部世界(即固定世界参考系)的移动与虚拟现实头戴设备相对于交通工具(具体而言是交通工具内部)的移动的叠加。通过将来自附连到虚拟现实头戴设备的惯性测量单元的数据与交通工具定位数据相结合，可以隔离(即确定)虚拟现实头戴设备相对于交通工具内部的移动。例如，可以从附连到虚拟现实头戴设备的惯性测量单元所捕获或测得的数据或由此描述的移动或取向中——简言之——减去交通
工具定位数据或其描述的交通工具移动。
[0007]本专利技术还基于如下洞察：在使用此类惯性测量单元时，可能会发生所谓的漂移。惯性测量单元通常测量加速度和角速度，它们可被整合以确定在空间中的取向，即3个自由度(dof)。具体而言，这可意味着，虚拟现实头戴设备的旋转或转动移动是借助于惯性测量单元来按如下方式整合的：在一定时间后，检测到的虚拟现实头戴设备对准，并且因而虚拟现实头戴设备佩戴者的头部的对准，不再与实际对准相对应。惯性测量单元可以包括例如若干惯性传感器的空间组合，诸如线加速度传感器和角速率传感器。
[0008]为了抵消这种所谓的漂移，根据本专利技术的方法规定，借助于使用布置在虚拟现实头戴设备上的光学捕获设备的视觉或光学追踪，以预定的时间间隔来确定虚拟现实头戴设备相对于交通工具内部的相对布置。光学追踪确定虚拟现实头戴设备内部的布置，即相对于交通工具内部的布置。例如，可以规定，惯性测量单元以与光学捕获设备确定虚拟现实头戴设备相对于交通工具内部的相对布置相比显著更高的速率来确定虚拟现实头戴设备的即时取向。然而，归因于来自惯性测量单元的数据有随时间漂移的趋势，并且因为光学追踪可以依赖于不随时间漂移的固定参考，所以基于光学追踪确定的相对布置可以比仅由惯性测量单元确定的即时取向更精确和/或更可靠。
[0009]基于来自附连到虚拟现实头戴设备的惯性测量单元的数据和交通工具定位数据来确定的虚拟现实头戴设备的即时取向，以及通过光学追踪确定的虚拟现实头戴设备的相对布置被融合在一起。例如，这两个数据都可以被提供作为滤波器(具体而言是卡尔曼滤波器，更具体而言是误差状态扩展卡尔曼滤波器(ESKF))的输入。这意味着在借助于惯性测量单元确定的取向和借助于光学捕获设备确定的虚拟现实头戴设备的取向之间的比较被有效地进行。由此作为结果，无论交通工具是否正在移动，都可以确定虚拟现实头戴设备相对于交通工具内部的取向。基于此，借助于虚拟现实头戴设备所显示的虚拟环境上的虚拟视角被仿真。由于光学追踪通过融合来自惯性测量单元和光学捕获设备的两个数据源或数据流来提供可靠(即正确)的数据，因此来自惯性测量单元的任何漂移或不精确性都会被平滑地校正。换言之，至少得自数据融合的所确定取向，并且因此虚拟视角被拉向正确的值，而在所显示的虚拟环境或虚拟环境上的虚拟视角中没有任何跳跃或中断。
[0010]虚拟现实头戴设备的取向可以基于融合或滤波器的输出(在其变得可用时)持续或重复地确定。在从
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低频
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光学追踪的诸更新之间，至少虚拟现实头戴设备的取向只能或主要基于惯性测量单元来确定。这可能发生，直至借助于光学捕获设备再次确定虚拟现实头戴设备相对于交通工具内部的即时相对布置，之后，该通过光学确定的布置可再次被馈送入滤波器或数据融合过程以自动校正至少虚拟现实头戴设备的取向，并随后校正虚拟视角的仿真。
[0011]因此，取决于光学追踪的频率，以指定的间隔反复执行来自惯性测量单元的数据的所述校正，以便可以抵消惯性测量单元的之前提到的漂移。这使得能够确保，尤其是在移动的交通工具中，能够始终可靠且精确地确定虚拟现实头戴设备的即时取向并且因而确定虚拟现实头戴设备佩戴者头部的即时取向，并且能够将虚拟现实头戴设备佩戴者的头部移动正确地转换成虚拟环境中的视角的对应变化。这为虚拟现实头戴设备的佩戴者带来了特别沉浸式的体验，并可有助于避免或限制晕车症状。
[0012]通过根据本专利技术的方法，尤其可以以特别稳健和高分辨率的方式确定虚拟现实头
戴设备的相应对准，并且因而确定虚拟现实头戴设备佩戴者的头部对准。惯性测量单元可以持续确定虚拟现实头戴设备的即时取向，并且因而以非常高的时间分辨率确定头部对准。例如，如果光学捕本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在交通工具(1)中操作虚拟现实头戴设备(3)的方法，其中捕获并提供至少部分地表征所述交通工具(1)相对于固定世界参考系的姿态和/或移动的交通工具定位数据，基于布置在所述虚拟现实头戴设备(3)上的惯性测量单元(5)所执行的惯性测量和所述交通工具定位数据，持续确定所述虚拟现实头戴设备(3)相对于所述交通工具(1)的交通工具内部(9)的即时取向，并基于此来对借助于所述虚拟现实头戴设备(3)显示的虚拟环境上的虚拟视角进行仿真；其中以预定的时间间隔，借助于布置在所述虚拟现实头戴设备(3)上的光学捕获设备(6)来执行光学追踪，所述光学捕获设备(6)确定所述虚拟现实头戴设备(3)相对于所述交通工具(1)的交通工具内部(9)的布置；之后，借助于所确定的即时取向与所述光学追踪的融合来确定所述虚拟现实头戴设备(3)相对于交通工具内部(9)的至少一个取向，并基于此来对借助于所述虚拟现实头戴设备(3)所显示的虚拟环境上的虚拟视角进行仿真。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，视觉参考(8)被布置在交通工具组件上，尤其是在头枕(7)的后侧，其中所述捕获设备(6)识别所述视觉参考(8)，并基于此来确定所述虚拟现实头戴设备(3)相对于所述交通工具组件以及由此相对于交通工具内部(9)的相对布置。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所使用的视觉参考(8)是徽标或二维码，尤其是April标签或QR码，或以预定光图案来操作的光源，尤其是至少一个LED。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述视觉参考(8)是磷光和/或背光或被照亮。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述捕获设备(6)本身识别预定的交通工具组件，并基于此来确定所述虚拟现实头戴设备(3)相对于所述交通工具部件以及由此相对于交通工具内部(9)的相对布置...
【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：浩乐行，
类型：发明
国别省市：
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