本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種虛擬現(xiàn)實(shí)手柄圖形空間定位方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

空間定位一般采用光學(xué)或超聲波的模式進(jìn)行定位和測(cè)算，通過(guò)建立模型來(lái)推導(dǎo)待測(cè)物體的空間位置。一般的虛擬現(xiàn)實(shí)空間定位系統(tǒng)采用紅外點(diǎn)和光感攝像頭接收的方式來(lái)確定物體的空間位置，紅外點(diǎn)在近眼顯示裝置的前端，在定位時(shí)，光感攝像頭捕捉紅外點(diǎn)的位置進(jìn)而推算出使用者的物理坐標(biāo)。如果知道至少三個(gè)光源和投影的對(duì)應(yīng)關(guān)系，再調(diào)用pnp算法就可得到頭盔的空間定位位置，而實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的關(guān)鍵就是確定投影對(duì)應(yīng)的光源id(identity，序列號(hào))。目前的虛擬現(xiàn)實(shí)空間定位在確定投影對(duì)應(yīng)光源id時(shí)常常存在對(duì)應(yīng)不準(zhǔn)確和對(duì)應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的缺點(diǎn)，影響了定位的準(zhǔn)確性和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)空間定位方法準(zhǔn)確性和效率不高的缺陷，本發(fā)明提供一種準(zhǔn)確性和效率較高的虛擬現(xiàn)實(shí)手柄圖形空間定位方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種虛擬現(xiàn)實(shí)手柄圖形空間定位方法，包括以下步驟：

s1：確認(rèn)定位手柄上的紅外點(diǎn)光源全部熄滅，若所述紅外點(diǎn)光源未全部熄滅，熄滅處于點(diǎn)亮狀態(tài)的所述紅外點(diǎn)光源；

s2：所述定位手柄上設(shè)定的第一個(gè)閃光的所述紅外點(diǎn)光源閃光，處理單元根據(jù)圖像上的光斑點(diǎn)記錄點(diǎn)亮的所述紅外點(diǎn)光源在圖像上的位置關(guān)系；

s3：所述定位手柄按照預(yù)先設(shè)定的閃光順序依次命令相關(guān)所述紅外點(diǎn)光源閃光，所述處理單元記錄相對(duì)應(yīng)的閃光點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)；

s4：所述處理單元根據(jù)測(cè)得的位置數(shù)據(jù)得到所述定位手柄的空間坐標(biāo)；

s5：當(dāng)所述處理單元根據(jù)測(cè)得的位置數(shù)據(jù)得到的所述定位手柄的空間坐標(biāo)大于等于兩個(gè)時(shí)，所述處理單元對(duì)比陀螺儀判斷空間定位坐標(biāo)。

優(yōu)選地，在定位開始前首先在所述處理單元中存儲(chǔ)所述定位手柄處于多種空間位置時(shí)對(duì)應(yīng)的圖片上光點(diǎn)的位置信息。

優(yōu)選地，所述定位手柄處于多種空間位置時(shí)對(duì)應(yīng)的圖片上光點(diǎn)的位置信息通過(guò)計(jì)算得出。

優(yōu)選地，所述處理單元將測(cè)得的位置數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的位置數(shù)據(jù)相對(duì)比，找出方差最小的位置數(shù)據(jù)，該位置數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)即為所述定位手柄的空間坐標(biāo)。

優(yōu)選地，如果在定位過(guò)程中所述紅外點(diǎn)光源被異常遮擋，重新執(zhí)行s1。

優(yōu)選地，所述異常遮擋是指定位空間中除所述定位手柄外其他物體對(duì)所述紅外點(diǎn)光源造成遮擋。

優(yōu)選地，當(dāng)所述零號(hào)紅外點(diǎn)和一號(hào)紅外點(diǎn)在一組數(shù)據(jù)中被同時(shí)識(shí)別到或同時(shí)識(shí)別不到時(shí)，所述處理單元認(rèn)定識(shí)別過(guò)程中發(fā)生了異常遮擋。

提供一種定位系統(tǒng)，包括定位手柄、紅外攝像頭和處理單元，所述紅外攝像頭與所述處理單元電性連接，所述定位手柄包括定位面板，在所述定位面板上分布有多個(gè)的紅外點(diǎn)光源。

優(yōu)選地，所述紅外點(diǎn)光源包括零號(hào)紅外點(diǎn)、一號(hào)紅外點(diǎn)、二號(hào)紅外點(diǎn)、三號(hào)紅外點(diǎn)、四號(hào)紅外點(diǎn)、五號(hào)紅外點(diǎn)、六號(hào)紅外點(diǎn)、七號(hào)紅外點(diǎn)、八號(hào)紅外點(diǎn)、九號(hào)紅外點(diǎn)，其中，所述二號(hào)紅外點(diǎn)、所述三號(hào)紅外點(diǎn)、所述四號(hào)紅外點(diǎn)、所述五號(hào)紅外點(diǎn)、所述六號(hào)紅外點(diǎn)、所述七號(hào)紅外點(diǎn)、所述八號(hào)紅外點(diǎn)、所述九號(hào)紅外點(diǎn)排列成一條曲面直線。

優(yōu)選地，所述零號(hào)紅外點(diǎn)和所述一號(hào)紅外點(diǎn)相對(duì)于所述定位手柄的中軸線對(duì)稱，所述零號(hào)紅外點(diǎn)和所述一號(hào)紅外點(diǎn)不在所述二號(hào)紅外點(diǎn)、所述三號(hào)紅外點(diǎn)、所述四號(hào)紅外點(diǎn)、所述五號(hào)紅外點(diǎn)、所述六號(hào)紅外點(diǎn)、所述七號(hào)紅外點(diǎn)、所述八號(hào)紅外點(diǎn)、所述九號(hào)紅外點(diǎn)排列成的曲面直線上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)依次使紅外點(diǎn)光源閃光配合數(shù)據(jù)對(duì)比的方式，提供了一種新穎的虛擬現(xiàn)實(shí)手柄圖形空間定位方法。通過(guò)紅外點(diǎn)光源依次按照預(yù)設(shè)順序點(diǎn)亮的方式，解決了pnp算法中比較困難的id識(shí)別問(wèn)題，數(shù)據(jù)圖像對(duì)應(yīng)的方式與傳統(tǒng)的pnp算法有本質(zhì)上的區(qū)別，提供了一種新型定位方法。陀螺儀輔助定位可以提高定位的準(zhǔn)確率，防止空間對(duì)稱造成的數(shù)據(jù)誤差。在處理單元中存儲(chǔ)空間位置對(duì)應(yīng)的圖像信息有助于迅速識(shí)別位置，提高了識(shí)別的效率?？臻g位置對(duì)應(yīng)的圖像信息可以通過(guò)計(jì)算得出，十分方便，也提高了空間定位的適應(yīng)性。通過(guò)找出方差最小的數(shù)據(jù)位置，可以方便地通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算得出與測(cè)量數(shù)據(jù)最為接近的點(diǎn)，提高的測(cè)量的準(zhǔn)確率。當(dāng)紅外點(diǎn)光源被異常遮擋時(shí)，重新執(zhí)行定位可以減少誤判，提供判定異常遮擋的方法可以方便處理單元判斷異常遮擋，提高定位精度。設(shè)置10個(gè)紅外點(diǎn)光源，其中8個(gè)紅外點(diǎn)光源處于一條曲面直線上有利于測(cè)量定位手柄在空間的角度，使角度測(cè)量更加精確。零號(hào)紅外點(diǎn)和一號(hào)紅外點(diǎn)對(duì)稱設(shè)置，可以協(xié)助判斷異常遮擋情況，保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1是本發(fā)明虛擬現(xiàn)實(shí)手柄圖形空間定位方法原理示意圖；

圖2是本發(fā)明虛擬現(xiàn)實(shí)手柄紅外點(diǎn)布局示意圖；

圖3是紅外攝像頭拍攝的紅外點(diǎn)圖像。

具體實(shí)施方式

為了解決當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)空間定位方法準(zhǔn)確性和效率不高的缺陷，本發(fā)明提供一種準(zhǔn)確性和效率較高的虛擬現(xiàn)實(shí)手柄圖形空間定位方法和系統(tǒng)。

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

請(qǐng)參閱圖1—圖2。本發(fā)明虛擬現(xiàn)實(shí)手柄圖形空間定位方法包括定位手柄10、紅外攝像頭20和處理單元30，紅外攝像頭20與處理單元30電性連接。定位手柄10包括定位面板40，在定位手柄10的定位面板40上分布有多個(gè)的紅外點(diǎn)光源500，包括零號(hào)紅外點(diǎn)50、一號(hào)紅外點(diǎn)51、二號(hào)紅外點(diǎn)52、三號(hào)紅外點(diǎn)53、四號(hào)紅外點(diǎn)54、五號(hào)紅外點(diǎn)55、六號(hào)紅外點(diǎn)56、七號(hào)紅外點(diǎn)57、八號(hào)紅外點(diǎn)58、九號(hào)紅外點(diǎn)59，零號(hào)紅外點(diǎn)50、一號(hào)紅外點(diǎn)51、二號(hào)紅外點(diǎn)52、三號(hào)紅外點(diǎn)53、四號(hào)紅外點(diǎn)54、五號(hào)紅外點(diǎn)55、六號(hào)紅外點(diǎn)56、七號(hào)紅外點(diǎn)57、八號(hào)紅外點(diǎn)58、九號(hào)紅外點(diǎn)59設(shè)置在定位面板40上，其中，二號(hào)紅外點(diǎn)52、三號(hào)紅外點(diǎn)53、四號(hào)紅外點(diǎn)54、五號(hào)紅外點(diǎn)55、六號(hào)紅外點(diǎn)56、七號(hào)紅外點(diǎn)57、八號(hào)紅外點(diǎn)58、九號(hào)紅外點(diǎn)59排列成一條曲面直線，零號(hào)紅外點(diǎn)50和一號(hào)紅外點(diǎn)51相對(duì)于定位手柄10的中軸線對(duì)稱且不在另外8個(gè)紅外點(diǎn)光源500形成的曲面直線上。定位手柄10上的紅外點(diǎn)光源500通過(guò)紅外攝像頭20在圖像上形成光斑，由于攝像頭透視變換的固有性質(zhì)，同一直線上的紅外點(diǎn)光源500在圖像上形成的光斑仍然在同一直線上。這樣設(shè)置可以提高角度測(cè)量的準(zhǔn)確度，首先，出現(xiàn)在圖像上的紅外點(diǎn)光源500的id就可以鎖定一個(gè)較小的角度范圍，其次，在同一條直線上的紅外點(diǎn)光源500與零號(hào)紅外點(diǎn)50或一號(hào)紅外點(diǎn)51之間的位置關(guān)系可以進(jìn)一步確定定位手柄10的空間姿態(tài)和角度。

圖3示出了紅外攝像頭拍攝的紅外點(diǎn)圖像，當(dāng)定位手柄10的定位面板40朝向紅外攝像頭20時(shí)，由于紅外攝像頭20的帶通特性，只有紅外點(diǎn)光源500能在圖像上形成光斑投影，其余部分皆形成均勻的背景圖像。定位手柄10上的紅外點(diǎn)光源500在圖像上可以形成光斑點(diǎn)。

定位開始前，我們?cè)谔幚韱卧?0的數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)定位手柄10處于多種空間位置時(shí)對(duì)應(yīng)的圖片上光點(diǎn)的位置信息，這些位置信息可以通過(guò)計(jì)算得出，如常用的建立空間三維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)計(jì)算位置信息的方法。這些位置信息也是確定定位手柄10位置的基礎(chǔ)信息。存儲(chǔ)的信息越多，定位的準(zhǔn)確程度越高。

當(dāng)定位過(guò)程開始時(shí)，定位手柄10處于初始狀態(tài)，確認(rèn)定位手柄10上的紅外點(diǎn)光源500全部熄滅，若所述紅外點(diǎn)光源500未全部熄滅，熄滅處于點(diǎn)亮狀態(tài)的所述紅外點(diǎn)光源500。定位手柄10按照預(yù)先設(shè)定的閃光順序依次命令相關(guān)紅外點(diǎn)光源500閃光，兩次閃光之間時(shí)間盡可能短，以便提高定位的效率。首先，定位手柄10上設(shè)定的第一個(gè)閃光的零號(hào)紅外點(diǎn)50閃光，處理單元30根據(jù)圖像上的光斑點(diǎn)記錄點(diǎn)亮的紅外點(diǎn)光源500在圖像上的位置關(guān)系。點(diǎn)亮的零號(hào)紅外點(diǎn)光源50閃光后即熄滅，定位手柄10點(diǎn)亮設(shè)定的第二個(gè)閃光的一號(hào)紅外點(diǎn)51，處理單元30根據(jù)圖像上的光斑點(diǎn)記錄點(diǎn)亮的一號(hào)紅外點(diǎn)51在圖像上的位置關(guān)系；定位手柄10按照預(yù)先設(shè)定的閃光順序依次命令相關(guān)紅外點(diǎn)光源500閃光，相對(duì)應(yīng)的，在處理單元30記錄的圖像上記錄到一系列的與閃光的紅外點(diǎn)光源500相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。處理單元30將該組位置數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的位置數(shù)據(jù)相對(duì)比，找出方差最小的位置數(shù)據(jù)，該位置數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)即為定位手柄10的空間坐標(biāo)。由于空間對(duì)稱性，利用該算法計(jì)算出的角度坐標(biāo)可能有多個(gè)值，如果出現(xiàn)這種情況，處理單元30將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)與定位手柄10自帶的陀螺儀(圖未示)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，取最接近陀螺儀計(jì)算出的結(jié)果的數(shù)據(jù)作為定位的最終數(shù)據(jù)，該位置數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)即為定位手柄10的空間坐標(biāo)，此時(shí)即完成一次空間定位過(guò)程。由于閃光時(shí)間極短，因此在所有紅外點(diǎn)光源500全部閃光并被處理單元30記錄的過(guò)程中，手持定位手柄10發(fā)生的位移可以忽略不計(jì)，該時(shí)間段內(nèi)手柄發(fā)生的極微小的位移對(duì)最終的定位結(jié)果的影響可以忽略不計(jì)。當(dāng)一次空間定位過(guò)程完成后，處理單元30根據(jù)其定位頻率判斷下一次空間定位開始的時(shí)間并重新執(zhí)行定位過(guò)程。

在點(diǎn)亮紅外點(diǎn)光源500的過(guò)程中，如果發(fā)生紅外點(diǎn)光源500被異常遮擋，即定位空間中除定位手柄10外其他物體對(duì)紅外點(diǎn)光源500造成遮擋時(shí)，需要重新執(zhí)行定位過(guò)程。判斷異常遮擋可以直接通過(guò)紅外點(diǎn)光源500的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，即當(dāng)零號(hào)紅外點(diǎn)50和一號(hào)紅外點(diǎn)51在一組數(shù)據(jù)中被同時(shí)識(shí)別到或同時(shí)識(shí)別不到時(shí)，處理單元30即可判斷發(fā)生了異常遮擋，直接進(jìn)行下一次的定位過(guò)程，本次定位過(guò)程宣告終止并不提供任何位置數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)依次使紅外點(diǎn)光源500閃光配合數(shù)據(jù)對(duì)比的方式，提供了一種新穎的虛擬現(xiàn)實(shí)手柄圖形空間定位方法。通過(guò)紅外點(diǎn)光源500依次按照預(yù)設(shè)順序點(diǎn)亮的方式，解決了pnp算法中比較困難的id識(shí)別問(wèn)題，數(shù)據(jù)圖像對(duì)應(yīng)的方式與傳統(tǒng)的pnp算法有本質(zhì)上的區(qū)別，提供了一種新型定位方法。陀螺儀輔助定位可以提高定位的準(zhǔn)確率，防止空間對(duì)稱造成的數(shù)據(jù)誤差。在處理單元30中存儲(chǔ)空間位置對(duì)應(yīng)的圖像信息有助于迅速識(shí)別位置，提高了識(shí)別的效率。空間位置對(duì)應(yīng)的圖像信息可以通過(guò)計(jì)算得出，十分方便，也提高了空間定位的適應(yīng)性。通過(guò)找出方差最小的數(shù)據(jù)位置，可以方便地通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算得出與測(cè)量數(shù)據(jù)最為接近的點(diǎn)，提高的測(cè)量的準(zhǔn)確率。當(dāng)紅外點(diǎn)光源500被異常遮擋時(shí)，重新執(zhí)行定位可以減少誤判，提供判定異常遮擋的方法可以方便處理單元30判斷異常遮擋，提高定位精度。設(shè)置10個(gè)紅外點(diǎn)光源500，其中8個(gè)紅外點(diǎn)光源處于一條曲面直線上有利于測(cè)量定位手柄10在空間的角度，使角度測(cè)量更加精確。零號(hào)紅外點(diǎn)50和一號(hào)紅外點(diǎn)51對(duì)稱設(shè)置，可以協(xié)助判斷異常遮擋情況，保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。