一种用于虚拟现实环境的具有定位功能的动作捕捉系统的制作方法

本实用新型涉及一种虚拟现实技术领域，尤其是一种用于虚拟现实环境的具有定位功能的动作捕捉系统。

背景技术：

虚拟现实系统中基于惯性传感器动作捕捉手套通常为五指动作捕捉手套，通过手腕背侧、手背、大拇指第二指节、大拇指第二指节、食指第二指节、食指第三指节、中指第二指节、无名指第二指节和小指第二指节上设置的惯性传感器来确定小臂、手掌以及相应手指的位置和姿态。

现有技术的动作捕捉手套确定的是手腕、手掌和手指相对于肘部的相对位置，无法确定上臂的位置和姿态，因此在沉浸式虚拟现实环境中的人机交互并不自然；而且，现有的动作捕捉手套需要在每根手指都安装惯性传感器，这样不便于穿戴和手指的灵活运动，且成本较高，并且现有技术是假设肩部相对头部位置固定，在实际中转头、侧头等动作会使得交互数据不准确、出现较大的位置误差，而且由于传感器使用时间长，会导致传感器检测的肢体动作不准确，另外，现有技术不能虚拟用户所在现实环境，用户体验度较低。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种用于虚拟现实环境的具有定位功能的动作捕捉系统。

本实用新型的技术方案为：一种用于虚拟现实环境的具有定位功能的动作捕捉系统，包括手臂部、手腕部、手套本体、与所述手套本体连接的第一指套、第二指套、第三指套，所述第一指套上设置有第一惯性传感器，所述第二指套上设置有第二惯性传感器，所述第三指套上设置有第三惯性传感器，所述手套本体上设置有第四惯性传感器；所述手腕部的背侧设置有第五惯性传感器；其特征在于：所述手臂部包括电源模块、定位与构图模块、通讯模块，所述定位与构图模块分别与电源模块、通讯模块连接，所述通讯模块以无线方式与终端连接，所述终端与头戴式显示器连接，所述头戴式显示器上设置有红外滤光片，所述手套本体上还设置有与红外滤光片相配合的红外LED灯，通过滤光片采集红外LED灯发出的红外光，从而确定手套本体的位置，进一步提高用户肢体动作的准确性。

所述定位与构图模块包括处理器、SOC芯片、运动跟踪摄像头、3D深度摄像头、第六惯性传感器，所述处理器分别与SOC芯片、运动跟踪摄像头、3D深度摄像头、第六惯性传感器连接，所述处理器通过获取运动跟踪摄像头采集的图像信息和3D深度摄像头采集的用户前方物体的深度信息，通过SOC芯片进行计算，并将得到的用户所在的空间信息通过通讯模块传输至终端，并通过头戴式显示器显示用户所在的空间位置。

所述处理器还与第一惯性传感器、第二惯性传感器、第三惯性传感器、第四惯性传感器、第五惯性传感器连接，所述处理器通过接收来自第一惯性传感器、第二惯性传感器、第三惯性传感器、第四惯性传感器、第五惯性传感器、第六惯性传感器采集的用户肢体运动信息，并根据所接收的用户肢体运动信息确定佩戴所述动作捕捉手套的第一手指、第二手指和第三手指、手掌、小臂、上臂的肢体运动信息，根据所确定的肢体运动信息生成手臂和手背的虚拟对象的姿态、位置和手势信息，并将生成的虚拟对象的姿态、位置和手势信息通过无线模块传输至终端，并通过头戴式显示器同步还原显示用户生成虚拟对象的姿态、位置和手势信息。

所述电源模块还与第一惯性传感器、第二惯性传感器、第三惯性传感器、第四惯性传感器、第五惯性传感器、第六惯性传感器连接。

所述终端为手机终端或PC终端。

本实用新型的有益效果为：通过上述的动作捕捉系统，可以使虚拟现实系统获得用户的上臂、小臂、手腕、手掌、三根手指的运动信息，从而可以确定佩戴该手套的用户的手臂的姿态，进而反应在虚拟现实中可以使用户通过显示器看到完整的手臂的运动，从而提升用户体验，并且通过定位与构图模块提供空间位置信息和障碍物信息，让用用户具有在虚拟现实场景中的移动能力和避免与身边物体碰撞的能力，提高安全性，同时以特定的频率，利用头盔上的红外摄像头和红外LED灯获取手背红外图像，结合图像处理算法获得手背相对于头部手机摄像头的空间位置以及姿态信息，对前文所述的动作捕捉系统获得的手臂和手部空军为准姿态模型进行动态校准，解决惯性传感器漂移累积误差导致的姿态偏移问题，进一步提高了用户肢体动作的虚拟精度，进一步提高了用户的体验效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型定位与构图模块的结构示意图。

图中，1-第一惯性传感器，2-第二惯性传感器，3-第三惯性传感器，4-手套本体，41-第四惯性传感器，42-红外LED灯，5-手腕部，51-第五惯性传感器，6-手臂部，61-电源模块，62-通讯模块，63-定位与构图模块，7-头戴式显示器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1和图2所示，一种用于虚拟现实环境的具有定位功能的动作捕捉系统，包括手臂部6、手腕部5、手套本体4、与所述手套本体4连接的第一指套、第二指套、第三指套，所述第一指套上设置有第一惯性传感器1，所述第二指套上设置有第二惯性传感器2，所述第三指套上设置有第三惯性传感器3，所述手套本体4上设置有第四惯性传感器41；所述手腕部5的背侧设置有第五惯性传感器51；其特征在于：所述手臂部6包括电源模块61、定位与构图模块63、通讯模块62，所述定位与构图模块63分别与电源模块61、通讯模块62连接，所述通讯模块62以无线方式与终端连接，所述终端与头戴式显示器7连接，所述头戴式显示器7上设置有红外滤光片，所述手套本体4上还设置有与红外滤光片相配合的红外LED灯42，通过滤光片采集红外LED灯42发出的红外光，从而确定手套本体4的位置，进一步提高用户肢体动作的准确性。

所述定位与构图模块63包括处理器、SOC芯片、运动跟踪摄像头、3D深度摄像头、第六惯性传感器，所述处理器分别与SOC芯片、运动跟踪摄像头、3D深度摄像头、第六惯性传感器连接，所述3D深度摄像头发射的红外光遇到障碍物后，反射回来，通过其时间差从而计算得到用户所在空间信息，所述处理器通过获取运动跟踪摄像头采集的图像信息和3D深度摄像头采集的用户前方物体的深度信息，通过SOC芯片进行计算，并将得到的用户所在的空间信息通过通讯模块传输至终端，并通过头戴式显示器7显示用户所在的空间位置。

所述处理器还与第一惯性传感器1、第二惯性传感器2、第三惯性传感器3、第四惯性传感器41、第五惯性传感器51连接，所述处理器通过接收来自第一惯性传感器1、第二惯性传感器2、第三惯性传感器3、第四惯性传感器41、第五惯性传感器51、第六惯性传感器采集的用户肢体运动信息，并根据所接收的用户肢体运动信息确定佩戴所述动作捕捉手套的第一手指、第二手指和第三手指、手掌、小臂、上臂的肢体运动信息，根据所确定的肢体运动信息生成虚拟对象的姿态、位置和手势信息，并将生成的虚拟对象的姿态、位置和手势信息通过无线模块传输至终端，并通过头戴式显示器7显示用户生成虚拟对象的姿态、位置和手势信息。

所述电源模块61还与第一惯性传感器1、第二惯性传感器2、第三惯性传感器3、第四惯性传感器41、第五惯性传感器51、第六惯性传感器连接。

所述终端为手机终端或PC终端。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。