一种利用头戴显示器实现影片互动的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用头戴显示器实现影片互动的控制方法，尤其涉及一种能够解决头戴显示器因陀螺仪自身物理特性而与影片摄像机运动产生偏差的方法。
[0002]涉及专利分类号G物理；G01测量；测试；G01C测量距离、水准或者方位；勘测；导航；陀螺仪；摄影测量学或视频测量学(液体水平面的测量入GOlF ;无线电导航，通过利用无线电波的传播效应，例如多普勒效应，传播时间来测定距离或速度，利用其他波的类似装置入G01S) ;G01C19/00陀螺仪；带有振动部件的转动敏感装置；不带有运动部件的转动敏感装置。
【背景技术】
[0003]头戴显示器是目前显示技术中的一种新技术，主要应用在增强显示、虚拟现实以及立体现实等领域方面。头戴式显示器涉及的技术有:人体工程学、体感交互技术、光学技术、体感交互技术等等。
[0004]头戴式显示器的外形一般为头盔或眼睛等模式，头戴显示器的应用范围很广泛，如:教学、军事、游戏、医学以及娱乐都有头戴式显示器的使用。头戴式显示器的应用作用可以概括为AR (augmented reality)，即增强显示的意思。
[0005]头戴式显示器中依靠内置的陀螺仪识别佩戴者的头部动作，比如俯仰和左右摆动等动作。但是头戴式显示器/陀螺仪在工作过程中，不可避免的会产生漂移现象:在干扰力矩的作用下陀螺仪产生的进动，使得自转轴在惯性空间逐渐偏离原来的方位，这种现象称之为漂移，零偏漂移就是零输入(静止)下的漂移。
[0006]而且，头戴显示器在使用过程中，同样会因为佩戴者头部动作产生一定方向上的加速度。而加速度本身难以直接测量，因此通过测量敏感质量块上形成的惯性力，间接测量载体受到的加速度在惯性空间，加速度计无法区分惯性力和万有引力。因此加速度计的输出反映的是单位检测质量所受的惯性空间的合力，即惯性力与万有引力的矢量和，一般加速传感器厂商都会提供消去重力加速度的算法，另外，加速计也有漂移，不过相对陀螺仪要稍微好一些。
[0007]陀螺仪的漂移和加速度的物理特性会导致头戴显示器和与其绑定影片播放程序中摄像头的运动角度出现偏差，将第使用者的操作精度，使得使用体验变差。
【发明内容】
[0008]本发明针对以上问题的提出，而研制的一种利用头戴显示器实现影片互动的控制方法，其特征在于具有如下步骤:
[0009]一建立头戴显示器与影片播放程序的通信；获取头戴显示器的旋转轴；绑定头戴显示器和所述影片播放程序中代表视角的摄像头的坐标轴；
[0010]一获取加速度传感器输出的头戴式显示器的加速度数据；获取陀螺仪输出的角速度值；
[0011]一根据所述的加速度数据得出X和Y轴上的倾斜角；根据所述的角速度值积分得出头戴显示器的旋转角度；
[0012]一融合所述的倾斜角和旋转角度数据，得到校正后的头戴显示器转动的角度数据；影片播放程序摄像头采用所述的角度数据作为自身运动的数据。
[0013]作为优选的实施方式，所述“根据所述的角速度值积分得出头戴显示器的旋转角度；”使用下式计算头戴显示的旋转角度:
[0014]angle_n = angle_n-l+(Gyro-C_Gyro)*R_Gyro (I)
[0015]其中:angle_n当前角度值，它的单位是度(° )，angle_n_l上一次计算出的角度值，Gyro陀螺仪敏感轴偏转值，即当前敏感轴读数；C_Gyro为陀螺仪零点偏移值，R_Gyro为陀螺仪比例。
[0016]作为优选的实施方式，“所述根据所述的加速度数据得出X和Y轴上的倾斜角”使用如下公式计算倾斜角:
[0017]Angl e_Z = (az_C_Z)*R_Z (2)
[0018]式中，angle_zW速度计敏感轴Z轴产生倾角计算出的角度，单位度(° ) ;az是加速度仪Z轴读数。
[0019]作为优选的实施方式，在于在“融合所述的倾斜角和旋转角度数据”之后，还具有滤波步骤。
[0020]通过采用上述技术方案，本发明提出的一种利用头戴显示器实现影片互动的控制方法，有效的克服了陀螺仪和加速度传感器物理特性带来的影响，使得影片播放摄像机的角度与头戴式显示器的转过的角度相一致，使用体验更好，另外采用的技术成熟，十分适于大范围的推广和使用。
【附图说明】
[0021]为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本发明的算法流程图
【具体实施方式】
[0023]为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述:
[0024]实施例1，在本实施例中头戴显示器采用Oculus Rift DK2，该头戴显示器基于MPU6050陀螺仪芯片。
[0025]如图1将所述的一种利用头戴显示器实现影片互动的控制方法，主要包括如下步骤:
[0026]首先，查询头戴显示器官方SDK提供的接口功能，建立头戴显示器与影片播放程序的通信；获取头戴显示器的旋转轴；绑定头戴显示器和所述影片播放程序中代表视角的摄像头的坐标轴。
[0027]然后，通过官方接口，获取加速度传感器输出的头戴式显示器的加速度数据；获取陀螺仪输出的角速度值。
[0028]根据所述的加速度数据得出X和Y轴上的倾斜角；根据所述的角速度值积分得出头戴显示器的旋转角度。
[0029]使用下式计算头戴显示的旋转角度:
[0030]angle_n = angle_n-l+(Gyro-C_Gyro)*R_Gyro (I)
[0031]其中:angle_n当前角度值，它的单位是度(° )，angle_n_l上一次计算出的角度值，Gyro陀螺仪敏感轴偏转值，即当前敏感轴读数；C_Gyro为陀螺仪零点偏移值，R_Gyro为陀螺仪比例。
[0032]使用下式计算头戴显示的旋转角度:
[0033]angle_n = angle_n-l+(Gyro-C_Gyro)*R_Gyro (I)
[0034]其中:angle_n当前角度值，它的单位是度(° )，angle_n_l上一次计算出的角度值，Gyro陀螺仪敏感轴偏转值，即当前敏感轴读数；C_Gyro为陀螺仪零点偏移值，R_Gyro为陀螺仪比例。
[0035]使用如下公式计算倾斜角:
[0036]Angl e_Z = (az_C_Z)*R_Z (2)
[0037]式中，angle_zW速度计敏感轴Z轴产生倾角计算出的角度，单位度(° ) ;az是加速度仪Z轴读数。
[0038]融合所述的倾斜角和旋转角度数据，得到校正后的头戴显示器转动的角度数据；影片播放程序摄像头采用所述的角度数据作为自身运动的数据。
[0039]最后，考虑到由于运动引起的电压波动，其产生的噪声会非常影响后期的数据处理所以应用滤波算法将传感器的采集信号的噪声给滤掉以便后期处理和去除重力对想，X，y, z轴的影响。
[0040]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种利用头戴显示器实现影片互动的控制方法，其特征在于具有如下步骤: 一建立头戴显示器与影片播放程序的通信；获取头戴显示器的旋转轴；绑定头戴显示器和所述影片播放程序中代表视角的摄像头的坐标轴； 一获取加速度传感器输出的头戴式显示器的加速度数据；获取陀螺仪输出的角速度值； 一根据所述的加速度数据得出X和Y轴上的倾斜角；根据所述的角速度值积分得出头戴显示器的旋转角度； 一融合所述的倾斜角和旋转角度数据，得到校正后的头戴显示器转动的角度数据；影片播放程序摄像头采用所述的角度数据作为自身运动的数据。2.根据权利要求1所述的一种利用头戴显示器实现影片互动的控制方法，其特征还在于所述“根据所述的角速度值积分得出头戴显示器的旋转角度；”使用下式计算头戴显示的旋转角度: angle_n = angle_n-l+(Gyro-C_Gyro)*R_Gyro(I) 其中:angle_n当前角度值，它的单位是度(° )，angle_n_l上一次计算出的角度值，Gyro陀螺仪敏感轴，即所述的X、Y、Z轴的偏转值，即当前敏感轴读数；C_Gyro为陀螺仪零点偏移值，R_Gyro为陀螺仪比例。3.根据权利要求1所述的一种利用头戴显示器实现影片互动的控制方法，其特征还在于“所述根据所述的加速度数据得出X和Y轴上的倾斜角”使用如下公式计算倾斜角: Angle_Z = (az-C_Z)*R_Z(2) 式中，angle_zW速度计敏感轴Z轴产生倾角计算出的角度，单位度(° ) ;az是加速度仪Z轴读数。4.根据权利要求1所述的一种利用头戴显示器实现影片互动的控制方法，其特征还在于在“融合所述的倾斜角和旋转角度数据”之后，还具有滤波步骤。
【专利摘要】本发明公开了一种利用头戴显示器实现影片互动的控制方法，具有如下步骤：建立头戴显示器与影片播放程序的通信；获取头戴显示器的旋转轴；绑定头戴显示器和影片播放程序中代表视角的摄像头的坐标轴；获取加速度传感器输出的头戴式显示器的加速度数据；获取陀螺仪输出的角速度值；根据的加速度数据得出X和Y轴上的倾斜角；根据的角速度值积分得出头戴显示器的旋转角度；融合的倾斜角和旋转角度数据，得到校正后的头戴显示器转动的角度数据。有效的克服了陀螺仪和加速度传感器物理特性带来的影响，使得影片播放摄像机的角度与头戴式显示器的转过的角度相一致，使用体验更好，另外采用的技术成熟，十分适于大范围的推广和使用。
【IPC分类】G02B27/01
【公开号】CN105044915
【申请号】CN201510557048
【发明人】卢旭
【申请人】大连麒美数字科技有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年9月2日