一种光定动捕装置及虚拟现实系统的制作方法

本实用新型虚拟现实技术领域，尤其涉及一种应用于虚拟现实系统中的光定动捕装置。

背景技术：

在应用于跟踪人体动作和位置的虚拟现实系统中，人体动作的采集和人体位置的定位主要通过惯性传感器和反射体(也称反光体)。具体地，将惯性传感器和反射体设置在人体的各个位置，如惯性传感器通常设置在人体的关节处，通过惯性传感器所采集的数据来捕捉人体的动作，反射体设置在照相机容易照射的位置(通常为多个照相机在不同角度进行拍照)，如头部、腰部或手臂位置，从而方便照相机通过对反射体进行拍照而确定人体的位置。

然而，反射体的设置是具有选择性地，即，在仅需要采集人体动作，而不需对人体定位时，设置反射体是多余的，需要将反射体拆除，否则由于反射体具有很强的反光性能，会影响动作的采集及周围环境，而需要同时采集人体动作及位置与仅采集人体动作之间经常是交替频繁出现，从而使得反射体频繁的拆卸和安装，给用户带来了麻烦，降低了用户的使用体验。

此外，现有技术中的虚拟现实系统，用于动作捕捉的惯性传感器与反射体彼此割裂设置于人的肢体，如当在手臂、腿部或者腰部既需要设置惯性传感器进行动作捕捉，又需要设置反射体进行定位时，用户需要一个一个安装，即，通过各自的固定体(如绑带)分别将传感器和反射体安装在人的肢体上。浪费了用户的时间。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种能够解决上述一个或几个问题的光定动捕装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种光定动捕装置，用于绑定在人的肢体上，所述光定动捕装置包括：

主体，其呈条状；

两绑带，其分别连接在所述主体的两端；

光定动捕组件，其包括底座、转动体、反射体、顶杆、弹簧以及惯性传感器；所述底座设置在所述主体上；所述转动体设置在所述底座上，并能够相对所述底座转动；所述转动体的上端开设有沉槽，所述反射体设置在所述沉槽中；所述顶杆穿设所述转动体并能够竖直移动，所述顶杆的上端与所述反射体连接，所述弹簧用于向下推抵所述顶杆以使所述顶杆的下端凸出于所述转动体的下端；所述惯性传感器装设于所述底座；其中，

所述底座的上端面开设有导向槽，所述导向槽的槽底为螺旋延伸的螺旋面，所述顶杆的下端伸入所述导向槽并与所述螺旋面相抵；

当转动所述转动体时，所述顶杆与所述螺旋面抵接以使所述顶杆上移以带动所述反射体凸出于所述转动体的上端，当反向转动所述转动体时，所述顶杆与所述螺旋面抵接以使所述顶杆在所述弹簧的作用下下移以带动所述反射体回缩于所述沉槽。

优选地，所述沉槽、所述顶杆以及所述导向槽均包括一一对应且周向布置的多个。

优选地，所述转动体的下端开设有与所述沉槽位置相对的沉孔，所述转动体与所述底座之间设置有隔板，所述隔板与所述转动体固定，所述顶杆穿设所述沉孔并伸出所述隔板的下板面，所述顶杆位于所述沉孔中的一段上设置有环形推板，所述弹簧套设在位于所述沉孔中的所述顶杆上并向下推抵所述环形推板。

优选地，所述反射体的上端形成球冠状的反射面。

优选地，所述反射体与所述顶杆铰接。

优选地，所述底座的下部的两侧形成有导向块，所述主体的上端面开设有沿其长度方向延伸的矩形凹陷，所述矩形凹陷的两侧壁上开设有沿所述主体长度方向延伸的内凹导轨，所述内凹导轨中开设有多个内凹部，多个所述内凹部沿所述主体的长度方向布置，所述导向块上形成有凸起，以使所述导向块伸入所述内凹导轨并沿所述内凹导轨滑动时，所述凸起能够嵌入所述内凹部并能够从所述凹陷部滑出。

优选地，所述光定动捕组件还包括安装板，所述安装板的上端面上开设有安装槽，所述惯性传感器设置在所述安装槽中；所述底座呈矩形，所述导向块设置在所述底座的相对的两立面上，所述底座的相对的另两立面中的一个立面上开设有向所述底座内部延伸以用于容置所述安装板的容置槽，所述容置槽的槽口处的所述容置槽的相对槽壁上设置有凸出的止挡部，以当所述安装板使所述止挡部变形而容置于所述容置槽后，所述止挡部弹性复原以将所述安装板卡设在所述容置槽中。

优选地，所述立面对应所述容置槽的槽口处开设有弧形凹陷以当所述安装板卡设在所述容置槽中时，所述安装部部分的凸出于所述弧形凹陷的底部。

优选地，所述容置槽的槽底设置有用于向外推抵卡设于所述容置槽中的安装板。

本实用新型还公开了一种虚拟现实系统，包括移动处理器、多个照相机，其特征在于，还包括上述的光定动捕装置，其中，所述照相机用于捕获从反射体反射出的光线、所述移动处理器用于处理所述照相机的图像数据和惯性传感器的动作数据以使对人体进行动作捕捉及定位。

与现有技术相比，本实用新型的光定动捕装置的有益效果是：本实用新型通过转动转动体而使反射体伸出或回缩于沉孔。当需要对人体进行定位时，转动转动体，使反射体伸出转动体。当无需对人体进行定位时，反向转动转动体，使反射体回缩于沉槽，反射体因回缩于沉槽而不会起到对光线的反射作用或起到很少的反射作用，从而避免如现有技术中的反射体经常从人体拆装的情况的发生。

本实用新型的光定动捕装置将反射体与惯性传感器集成在一起，用户可通过一次绑定便可将反射体与惯性传感器固定在肢体上。

附图说明

图1为本实用新型的光定动捕装置的结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视图(反射体处于回缩状态)；

图3为图1的A-A向剖视图(反射体处于伸出状态)；

图4为图2的B向视图(进行了局部剖)；

图5为图2的B向视图(剔除了转动体，并进行了局部剖)；

图6为图1的C-C向视图；

图7为图6的D-D向剖视图；

图8为本实用新型的虚拟现实系统的结构示意图。

图中：

10-主体；11-矩形凹陷；12-内凹导轨；121-内凹部；20-绑带；31-底座；311-导向槽；312-导向块；3121-凸起；313-销钉；314-容置槽；315-止挡部；316-弧形凹陷；32-转动体；321-沉槽；322-沉孔；33-反射体；34-顶杆；341-环形推板；35-弹簧；36-隔板；40-惯性传感器；41-安装板；42-弹片；100-光定动捕装置；200-移动处理器；300-照相机。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细说明。

如图1至7所示，本实用新型的优选实施例提供了一种光定动捕装置100，用于绑定在人的肢体上，该光定动捕装置100包括：主体10、两绑带20以及光定动捕组件30。主体10呈条状，并用于安装光定动捕组件30，两绑带20分别连接在主体10的两端，该绑带20用于将主体10固定在人的肢体上，如腿部、腰部或者臂部，从而将光定动捕组件30固定在人的肢体上。光定动捕组件30包括底座31、转动体32、反射体33、顶杆34、弹簧35以及惯性传感器40；底座31设置在主体10上，如可固定在主体10上或者相对主体10滑动的装设在主体10上；转动体32设置在底座31上，底座31上设置有销钉313，该销钉313穿设转动体32并通过销钉313的端部的限位帽使得转动体32始终与底座31保持接触，并能够相对底座31转动；转动体32的上端开设有沉槽321，反射体33设置在沉槽321中；顶杆34穿设转动体32并能够竖直移动，顶杆34的上端与反射体33连接，弹簧35用于向下推抵顶杆34以使顶杆34的下端凸出于转动体32的下端；底座31的上端面开设有导向槽311，导向槽311的槽底为螺旋延伸的螺旋面，顶杆34的下端伸入导向槽311并与螺旋面相抵。惯性传感器40装设于底座31。如此，如图2所示，当转动转动体32时，顶杆34与螺旋面抵接以使顶杆34上移以带动反射体33凸出于转动体32的上端；如图3所示，当反向转动转动体32时，顶杆34与螺旋面抵接以使顶杆34在弹簧35的作用下下移以带动反射体33回缩于沉槽321。

根据上述可知，由于设置了具有螺旋面的导向槽311，当使转动体32相对于底座31转动时，顶杆34与螺旋面的配合，使得转动体32的转动转换为顶杆34的竖直移动，从而带动作为光学定位件的反射体33伸出或回缩于沉孔322。如此，当需要对人体进行定位时，转动转动体32，使反射体33伸出转动体32。当无需对人体进行定位时，反向转动转动体32，使反射体33回缩于沉槽321，反射体33因回缩于沉槽321而不会起到对光线的反射作用或起到很少的反射作用，从而避免如现有技术中的反射体33经常从人体拆装的情况的发生。

根据上述可知，惯性传感器40装设于底座31，从而将反射体33与惯性传感器40集成在一起，用户可通过一次绑定便可将反射体33与惯性传感器固定在肢体上。

在本实用新型的一个优选实施例中，如图4所示，转动体32设置有多个沉槽321，每个沉槽321均设置反射体33，对应每个反射体33均设置顶杆34、导向槽311以及弹簧35等相应部件，多个反射体33对光线的反射效果更好。

在本实用新型的一个优选实施例中，如图2和图3所示，转动体32的下端开设有与沉槽321位置相对的沉孔322，转动体32与底座31之间设置有隔板36，隔板36与转动体32固定，顶杆34穿设沉孔322并伸出隔板36的下板面，顶杆34位于沉孔322中的一段上设置有环形推板341，弹簧35套设在位于沉孔322中的顶杆34上并向下推抵环形推板341。将用于使顶杆34复位的弹簧35设置在沉孔322中而不外露，从而使整体的结构紧凑。

为进一步提高反射体33的反射效果，反射体33的上端形成球冠状的反射面。球冠状的反射体33使反射的角度更大，更容易被相机捕获。

为防止反射体33因空间角度固定而在人体的某个姿态下不容易被照相机300捕获，反射体33与顶杆34铰接。如此反射体33能够在空间上进行角度调节，使得反射体33在人体的各种姿态下均能够被照相机300捕获。

在本实用新型的一个优选实施例中，如图4和图5所示，底座31的下部的两侧形成有导向块312，主体10的上端面开设有沿其长度方向延伸的矩形凹陷11，矩形凹陷11的两侧壁上开设有沿主体10长度方向延伸的内凹导轨12，内凹导轨12中开设有多个内凹部121，多个内凹部121沿主体10的长度方向布置，导向块312上形成有凸起3121，以使导向块312伸入内凹导轨12并沿内凹导轨12滑动时，凸起3121能够嵌入内凹部121并能够从凹陷部滑出。如此，当本实用新型的光定动捕组件30通过绑带20绑定在人的肢体上时，可用手推抵转动体32或者底座31，使底座31通过导向块312与内凹导轨12配合能够沿主体10的延伸方向移动，并当凸起3121滑入内凹部121时，使得光定动捕组件30能够保持相对固定和静止，并当需要改变光定动捕组件30的位置时，再次推抵转动体32或底座31，使凸起3121滑出内凹部121，然后再次滑入其他内凹部121，从而实现光定动捕组件30的位置的调节。通过调节光定动捕组件30的位置，使反射体33通过位置的改变满足照相机300照射角度的要求。优选地，学定位组件包括多个，多个光定动捕组件30设置在主体10上。

在本实用新型的一个优选实施例中，如图6和图7所示，光定动捕组件还包括安装板41，安装板41的上端面上开设有安装槽，惯性传感器40设置在安装槽中；底座31呈矩形，导向块设置在底座31的相对的两立面上，底座31的相对的另两立面中的一个立面上开设有向底座31内部延伸以用于容置安装板41的容置槽314，容置槽314的槽口处的容置槽314的相对槽壁上设置有凸出的止挡部315，以当安装板41使止挡部315变形而容置于容置槽314后，止挡部315弹性复原以将安装板41卡设在容置槽314中。

在本实用新型的一个优选实施例中，如图6和图7所示，立面对应容置槽314的槽口处开设有弧形凹陷316以当安装板41卡设在容置槽314中时，安装部部分的凸出于弧形凹陷316的底部。

在本实用新型的一个优选实施例中，如图6和图7所示，容置槽314的槽底设置有用于向外推抵卡设于容置槽314中的安装板41。

如图8所示，本实用新型还公开了一种虚拟现实系统，该虚拟现实系统包括移动处理器200、多个照相机300，该虚拟现实系统还包括上述的光定动捕装置100，其中，照相机300用于捕获从反射体33反射出的光线、移动处理器200用于处理照相机300的图像数据和惯性传感器40的动作数据以使对人体进行动作捕捉及定位。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。