虚拟现实手柄图形空间定位方法和系统与流程

本发明涉及虚拟现实领域，更具体地说，涉及一种虚拟现实手柄图形空间定位方法和系统。

背景技术：

空间定位一般采用光学或超声波的模式进行定位和测算，通过建立模型来推导待测物体的空间位置。一般的虚拟现实空间定位系统采用红外点和光感摄像头接收的方式来确定物体的空间位置，红外点在近眼显示装置的前端，在定位时，光感摄像头捕捉红外点的位置进而推算出使用者的物理坐标。如果知道至少三个光源和投影的对应关系，再调用pnp算法就可得到头盔的空间定位位置，而实现这一过程的关键就是确定投影对应的光源id(identity，序列号)。目前的虚拟现实空间定位在确定投影对应光源id时常常存在对应不准确和对应时间过长的缺点，影响了定位的准确性和效率。

技术实现要素：

为了解决当前虚拟现实空间定位方法准确性和效率不高的缺陷，本发明提供一种准确性和效率较高的虚拟现实手柄图形空间定位方法和系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种虚拟现实手柄图形空间定位方法，包括以下步骤：

s1：确认定位手柄上的红外点光源全部熄灭，若所述红外点光源未全部熄灭，熄灭处于点亮状态的所述红外点光源；

s2：所述定位手柄上设定的第一个闪光的所述红外点光源闪光，处理单元根据图像上的光斑点记录点亮的所述红外点光源在图像上的位置关系；

s3：所述定位手柄按照预先设定的闪光顺序依次命令相关所述红外点光源闪光，所述处理单元记录相对应的闪光点的位置数据；

s4：所述处理单元根据测得的位置数据得到所述定位手柄的空间坐标；

s5：当所述处理单元根据测得的位置数据得到的所述定位手柄的空间坐标大于等于两个时，所述处理单元对比陀螺仪判断空间定位坐标。

优选地，在定位开始前首先在所述处理单元中存储所述定位手柄处于多种空间位置时对应的图片上光点的位置信息。

优选地，所述定位手柄处于多种空间位置时对应的图片上光点的位置信息通过计算得出。

优选地，所述处理单元将测得的位置数据与数据库中存储的位置数据相对比，找出方差最小的位置数据，该位置数据对应的空间坐标即为所述定位手柄的空间坐标。

优选地，如果在定位过程中所述红外点光源被异常遮挡，重新执行s1。

优选地，所述异常遮挡是指定位空间中除所述定位手柄外其他物体对所述红外点光源造成遮挡。

优选地，当所述零号红外点和一号红外点在一组数据中被同时识别到或同时识别不到时，所述处理单元认定识别过程中发生了异常遮挡。

提供一种定位系统，包括定位手柄、红外摄像头和处理单元，所述红外摄像头与所述处理单元电性连接，所述定位手柄包括定位面板，在所述定位面板上分布有多个的红外点光源。

优选地，所述红外点光源包括零号红外点、一号红外点、二号红外点、三号红外点、四号红外点、五号红外点、六号红外点、七号红外点、八号红外点、九号红外点，其中，所述二号红外点、所述三号红外点、所述四号红外点、所述五号红外点、所述六号红外点、所述七号红外点、所述八号红外点、所述九号红外点排列成一条曲面直线。

优选地，所述零号红外点和所述一号红外点相对于所述定位手柄的中轴线对称，所述零号红外点和所述一号红外点不在所述二号红外点、所述三号红外点、所述四号红外点、所述五号红外点、所述六号红外点、所述七号红外点、所述八号红外点、所述九号红外点排列成的曲面直线上。

与现有技术相比，本发明通过依次使红外点光源闪光配合数据对比的方式，提供了一种新颖的虚拟现实手柄图形空间定位方法。通过红外点光源依次按照预设顺序点亮的方式，解决了pnp算法中比较困难的id识别问题，数据图像对应的方式与传统的pnp算法有本质上的区别，提供了一种新型定位方法。陀螺仪辅助定位可以提高定位的准确率，防止空间对称造成的数据误差。在处理单元中存储空间位置对应的图像信息有助于迅速识别位置，提高了识别的效率。空间位置对应的图像信息可以通过计算得出，十分方便，也提高了空间定位的适应性。通过找出方差最小的数据位置，可以方便地通过简单的计算得出与测量数据最为接近的点，提高的测量的准确率。当红外点光源被异常遮挡时，重新执行定位可以减少误判，提供判定异常遮挡的方法可以方便处理单元判断异常遮挡，提高定位精度。设置10个红外点光源，其中8个红外点光源处于一条曲面直线上有利于测量定位手柄在空间的角度，使角度测量更加精确。零号红外点和一号红外点对称设置，可以协助判断异常遮挡情况，保证测量的准确度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明虚拟现实手柄图形空间定位方法原理示意图；

图2是本发明虚拟现实手柄红外点布局示意图；

图3是红外摄像头拍摄的红外点图像。

具体实施方式

为了解决当前虚拟现实空间定位方法准确性和效率不高的缺陷，本发明提供一种准确性和效率较高的虚拟现实手柄图形空间定位方法和系统。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

请参阅图1—图2。本发明虚拟现实手柄图形空间定位方法包括定位手柄10、红外摄像头20和处理单元30，红外摄像头20与处理单元30电性连接。定位手柄10包括定位面板40，在定位手柄10的定位面板40上分布有多个的红外点光源500，包括零号红外点50、一号红外点51、二号红外点52、三号红外点53、四号红外点54、五号红外点55、六号红外点56、七号红外点57、八号红外点58、九号红外点59，零号红外点50、一号红外点51、二号红外点52、三号红外点53、四号红外点54、五号红外点55、六号红外点56、七号红外点57、八号红外点58、九号红外点59设置在定位面板40上，其中，二号红外点52、三号红外点53、四号红外点54、五号红外点55、六号红外点56、七号红外点57、八号红外点58、九号红外点59排列成一条曲面直线，零号红外点50和一号红外点51相对于定位手柄10的中轴线对称且不在另外8个红外点光源500形成的曲面直线上。定位手柄10上的红外点光源500通过红外摄像头20在图像上形成光斑，由于摄像头透视变换的固有性质，同一直线上的红外点光源500在图像上形成的光斑仍然在同一直线上。这样设置可以提高角度测量的准确度，首先，出现在图像上的红外点光源500的id就可以锁定一个较小的角度范围，其次，在同一条直线上的红外点光源500与零号红外点50或一号红外点51之间的位置关系可以进一步确定定位手柄10的空间姿态和角度。

图3示出了红外摄像头拍摄的红外点图像，当定位手柄10的定位面板40朝向红外摄像头20时，由于红外摄像头20的带通特性，只有红外点光源500能在图像上形成光斑投影，其余部分皆形成均匀的背景图像。定位手柄10上的红外点光源500在图像上可以形成光斑点。

定位开始前，我们在处理单元30的数据库中存储定位手柄10处于多种空间位置时对应的图片上光点的位置信息，这些位置信息可以通过计算得出，如常用的建立空间三维坐标对应计算位置信息的方法。这些位置信息也是确定定位手柄10位置的基础信息。存储的信息越多，定位的准确程度越高。

当定位过程开始时，定位手柄10处于初始状态，确认定位手柄10上的红外点光源500全部熄灭，若所述红外点光源500未全部熄灭，熄灭处于点亮状态的所述红外点光源500。定位手柄10按照预先设定的闪光顺序依次命令相关红外点光源500闪光，两次闪光之间时间尽可能短，以便提高定位的效率。首先，定位手柄10上设定的第一个闪光的零号红外点50闪光，处理单元30根据图像上的光斑点记录点亮的红外点光源500在图像上的位置关系。点亮的零号红外点光源50闪光后即熄灭，定位手柄10点亮设定的第二个闪光的一号红外点51，处理单元30根据图像上的光斑点记录点亮的一号红外点51在图像上的位置关系；定位手柄10按照预先设定的闪光顺序依次命令相关红外点光源500闪光，相对应的，在处理单元30记录的图像上记录到一系列的与闪光的红外点光源500相对应的点的位置数据。处理单元30将该组位置数据与数据库中存储的位置数据相对比，找出方差最小的位置数据，该位置数据对应的空间坐标即为定位手柄10的空间坐标。由于空间对称性，利用该算法计算出的角度坐标可能有多个值，如果出现这种情况，处理单元30将计算得到的数据与定位手柄10自带的陀螺仪(图未示)数据进行对比，取最接近陀螺仪计算出的结果的数据作为定位的最终数据，该位置数据对应的空间坐标即为定位手柄10的空间坐标，此时即完成一次空间定位过程。由于闪光时间极短，因此在所有红外点光源500全部闪光并被处理单元30记录的过程中，手持定位手柄10发生的位移可以忽略不计，该时间段内手柄发生的极微小的位移对最终的定位结果的影响可以忽略不计。当一次空间定位过程完成后，处理单元30根据其定位频率判断下一次空间定位开始的时间并重新执行定位过程。

在点亮红外点光源500的过程中，如果发生红外点光源500被异常遮挡，即定位空间中除定位手柄10外其他物体对红外点光源500造成遮挡时，需要重新执行定位过程。判断异常遮挡可以直接通过红外点光源500的数据进行判断，即当零号红外点50和一号红外点51在一组数据中被同时识别到或同时识别不到时，处理单元30即可判断发生了异常遮挡，直接进行下一次的定位过程，本次定位过程宣告终止并不提供任何位置数据。

与现有技术相比，本发明通过依次使红外点光源500闪光配合数据对比的方式，提供了一种新颖的虚拟现实手柄图形空间定位方法。通过红外点光源500依次按照预设顺序点亮的方式，解决了pnp算法中比较困难的id识别问题，数据图像对应的方式与传统的pnp算法有本质上的区别，提供了一种新型定位方法。陀螺仪辅助定位可以提高定位的准确率，防止空间对称造成的数据误差。在处理单元30中存储空间位置对应的图像信息有助于迅速识别位置，提高了识别的效率。空间位置对应的图像信息可以通过计算得出，十分方便，也提高了空间定位的适应性。通过找出方差最小的数据位置，可以方便地通过简单的计算得出与测量数据最为接近的点，提高的测量的准确率。当红外点光源500被异常遮挡时，重新执行定位可以减少误判，提供判定异常遮挡的方法可以方便处理单元30判断异常遮挡，提高定位精度。设置10个红外点光源500，其中8个红外点光源处于一条曲面直线上有利于测量定位手柄10在空间的角度，使角度测量更加精确。零号红外点50和一号红外点51对称设置，可以协助判断异常遮挡情况，保证测量的准确度。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。