一种虚拟现实头盔及追踪其空间姿态信息的方法和装置与流程

文档序号:18214102发布日期:2019-07-19 22:30阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的装置,其特征在于,包括:数据采集单元、数据校正单元、状态判断单元、数据融合单元以及姿态信息输出单元;

所述数据采集单元,用于实时采集所述虚拟现实头盔中的姿态传感器输出的数据,所述姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计;

所述数据校正单元,用于对所述数据采集单元采集到的陀螺仪数据进行校正,得到校正后的陀螺仪数据;

所述状态判断单元,用于根据校正后的陀螺仪数据判断所述虚拟现实头盔是否处于静止状态;

所述数据融合单元,用于当所述状态判断单元判断所述虚拟现实头盔未处于静止状态时,利用所述数据采集单元采集到的磁力计数据和加速度计数据与经过所述数据校正单元校正后的陀螺仪数据融合出空间姿态信息;

所述姿态信息输出单元,用于当所述状态判断单元判断所述虚拟现实头盔处于静止状态时,向所述虚拟现实头盔上报空间姿态未发生变化的信息;以及当所述状态判断单元判断所述虚拟现实头盔未处于静止状态时,向所述虚拟现实头盔上报所述数据融合单元融合出的空间姿态信息;

所述状态判断单元包括加权累加模块、非加权累加模块和判断模块;

所述加权累加模块,用于将每一个经过所述数据校正单元校正后的陀螺仪数据按照预设的权值累加到预设的加权累加值中;

所述非加权累加模块,用于将每一个经过所述数据校正单元校正后的陀螺仪数据直接累加到预设的非加权累加值中;

所述判断模块,用于判断加权累加值的绝对值是否小于预设的移动边界值,若不小于则判断虚拟现实头盔未处于静止状态;若小于则进一步计算非加权累加值的均值,并判断加权累加值与非加权累加值的均值之差的绝对值是否小于预设的噪声边界值,若不小于则判断所述虚拟现实头盔未处于静止状态,否则判断所述虚拟现实头盔处于静止状态。

2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述数据校正单元包括偏移量计算模块和校正模块;

所述偏移量计算模块,用于在追踪虚拟现实头盔空间姿态信息之前,将所述虚拟现实头盔静置,采集所述虚拟现实头盔在静止状态下输出的预定数量的陀螺仪数据;对所述预定数量的陀螺仪数据计算均值,作为校正偏移量;

所述校正模块,用于将所述数据采集单元实时采集到的每一个陀螺仪数据,减去所述偏移量计算模块计算出的校正偏移量,得到对应的校正后的陀螺仪数据。

3.如权利要求2所述的装置,其特征在于,数据融合单元包括第一融合模块、第二融合模块和互补校正模块;

所述第一融合模块,用于根据所述数据采集单元采集到的磁力计数据,以及经过所述数据校正单元校正后的陀螺仪数据融合出第一姿态欧拉角;

所述第二融合模块,用于根据所述数据采集单元采集到的加速度计数据,以及经过所述数据校正单元校正后的陀螺仪数据融合出第二姿态欧拉角;

所述互补校正模块,用于根据预设的互补参数对所述第一姿态欧拉角和所述第二姿态欧拉角进行互补校正,得到最终的空间姿态欧拉角,作为所述空间姿态信息。

4.一种虚拟现实头盔,其特征在于,包括姿态传感器以及如权利要求1-3任一项所述的追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的装置,所述姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计。

5.一种追踪虚拟现实头盔空间姿态信息的方法,其特征在于,包括:

实时采集所述虚拟现实头盔中的姿态传感器输出的数据,所述姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计;

对采集到的陀螺仪数据进行校正,得到校正后的陀螺仪数据;

根据校正后的陀螺仪数据判断虚拟现实头盔是否处于静止状态;

当判断虚拟现实头盔处于静止状态时,向虚拟现实头盔上报空间姿态未发生变化的信息;

当判断虚拟现实头盔未处于静止状态时,利用采集到的磁力计数据和加速度计数据与校正后的陀螺仪数据融合出空间姿态信息,并上报给所述虚拟现实头盔;

所述根据校正后的陀螺仪数据判断虚拟现实头盔是否处于静止状态,包括:将每一个校正后的陀螺仪数据按照预设的权值累加到预设的加权累加值中;将每一个校正后的陀螺仪数据直接累加到预设的非加权累加值中;判断加权累加值的绝对值是否小于预设的移动边界值,若不小于则判断虚拟现实头盔未处于静止状态;若小于则进一步计算非加权累加值的均值,并判断加权累加值与非加权累加值的均值之差的绝对值是否小于预设的噪声边界值,若不小于则判断虚拟现实头盔未处于静止状态,否则判断虚拟现实头盔处于静止状态。

6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述对采集到的陀螺仪数据进行校正得到校正后的陀螺仪数据包括:

将实时采集到的每一个陀螺仪数据,减去预先获取的校正偏移量,得到对应的校正后的陀螺仪数据;

所述校正偏移量采用如下方法预先获取:

在追踪虚拟现实头盔空间姿态信息之前,将所述虚拟现实头盔静置,采集所述虚拟现实头盔在静止状态下输出的预定数量的陀螺仪数据;对所述预定数量的陀螺仪数据计算均值,作为所述校正偏移量。

7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述利用采集到的磁力计数据和加速度计数据与校正后的陀螺仪数据融合出空间姿态信息,具体包括:

根据采集到的磁力计数据和校正后的陀螺仪数据融合出第一姿态欧拉角;

根据采集到的加速度计数据和校正后的陀螺仪数据融合出第二姿态欧拉角;

根据预设的互补参数对所述第一姿态欧拉角和所述第二姿态欧拉角进行互补校正,得到最终的空间姿态欧拉角,作为所述空间姿态信息。

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