交互设备的空间定位方法、装置、介质及设备与流程

本技术涉及电子通信，尤其涉及一种数据传输，特别涉及一种交互设备的空间定位方法、装置、介质及设备。

背景技术：

1、为了确定无线笔在三维空间中的三维坐标信息，以实现对无线笔在虚拟场景中的实时定位，通常采用多目相机实时拍摄安装在无线笔上红外灯的位置，通过相机夹角之间的三角关系计算出红外灯点的空间位置，从而计算出无线笔的空间位置。但是由于该方案要求在至少两组交叉的相机对红外灯进行实时拍摄以计算其位置信息，不仅算法复杂，而且占用系统资源多。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种交互设备的空间定位方法、装置、介质及设备。利用本技术实施例提供的交互设备的空间定位方法，通过在交互设备上安装至少一组信号发射模块，计算出交互设备与接收端之间的直线距离，并采用一颗安装在接收端上的单目相机获取信号发射模块相对于接收端的实时图像，根据计算得到的直线距离在实时图像中确定信号发射模块在三维空间中的三维坐标信息，以实现对交互设备在虚拟场景中的实时定位。相对于现有技术采用的技术方案，本方案通过改变原有的三维坐标信息计算方式，利用简单的算法提前获取用于辅助计算三维坐标信息的直线距离，以减少大量复杂计算过程，并且仅采用一颗单目相机结合直线距离便能够在降低产品成本的前提下快速准确地得到交互设备在三维空间中的三维坐标信息。

2、本技术实施例一方面提供了一种交互设备的空间定位方法，用于接收端，所述交互设备的空间定位方法包括：

3、接收安装于所述交互设备上至少一组信号发射模块发射的传输信号，确定所述传输信号从发出到被所述接收端转换成电信号的传输时长；

4、根据所述传输时长及所述传输信号的传输速度，计算得到所述交互设备与所述接收端之间的直线距离；

5、基于所述接收端的单目相机获取所述信号发射模块相对于所述接收端的实时图像，根据所述直线距离在所述实时图像中确定所述信号发射模块在三维空间中的三维坐标信息，以实现对所述交互设备在虚拟场景中的实时定位。

6、在本技术实施例所述的交互设备的空间定位方法中，所述信号发射模块包括红外信号发射模块及超声波信号发射模块，所述红外信号发射模块与超声波信号发射模块被配置为同步发送，且所述红外信号发射模块的红外信号传输速度大于所述超声波信号发射模块的超声波信号传输速度。

7、在本技术实施例所述的交互设备的空间定位方法中，所述接收安装于所述交互设备上的信号发射模块发射的传输信号，确定所述传输信号从发出到被所述接收端转换成电信号的传输时长，包括：

8、分别获取所述红外信号从产生到被接收端转换成第一电信号的第一生命周期信息、所述超声波信号从产生到被接收端转换成第二电信号的第二声明周期信息，及所述接收端检测到所述第一电信号到检测到第二电信号之间的等待时长；

9、根据所述第一生命周期信息、第二生命周期信息及等待时长，计算得到所述第二传输信号从发出到被所述接收端转换成第二电信号的第二传输时长。

10、在本技术实施例所述的交互设备的空间定位方法中，所述第一生命周期信息至少包括所述红外信号被所述接收端接收的第一传输时长及所述接收端将所述红外信号转换成电信号的第一转换延时，所述第二声明周期信息至少包括所述超声波信号被所述接收端接收的第二传输时长及所述接收端将所述超声波信号转换成电信号的第二转换延时。

11、在本技术实施例所述的交互设备的空间定位方法中，所述根据所述第一生命周期信息、第二生命周期信息及等待时长，计算得到所述第二传输信号从发出到被所述接收端转换成第二电信号的第二传输时长，包括：

12、将所述第一传输时长、第一转换延时、第二转换延时及等待时长代入第一计算公式中进行计算，得到第二传输信号从发出到被所述接收端转换成第二电信号的第二传输时长；

13、所述第一计算公式为：

14、tb＝t0+tr1+tr2-tb2

15、其中，tb表示第二传输时长，t0表示第一传输时长，tr1表示第一转换延时，tr2表示第二转换延时，tb2表示等待时长。

16、在本技术实施例所述的交互设备的空间定位方法中，所述根据所述直线距离在所述实时图像中确定所述信号发射模块在三维空间中的三维坐标信息，包括：

17、在所述实时图像中确定所述红外信号发射模块产生的光点分别到达所述实时图像最近端边界的第一距离和到达所述实时图像最远端的第二距离；

18、将所述第一距离、第二距离、直线距离及所述接收端的拍摄视场角代入第二计算公式中进行计算，得到所述红外信号发射模块在三维空间中的z坐标；

19、根据所述z坐标与预设的第三计算公式计算得到所述红外信号发射模块在三维空间中的x坐标与y坐标；

20、所述第二计算公式为：

21、

22、

23、其中，z表示所述红外信号发射模块在三维空间中的z轴方向距离值，l表示所述红外信号发射模块到接收端之间连线与拍摄视场角的法线之间形成的夹角，a表示拍摄视场角，la表示第一距离，lb表示第二距离。

24、在本技术实施例所述的交互设备的空间定位方法中，所述根据所述z坐标与预设的第三计算公式计算得到所述信号发射模块在三维空间中的x坐标与y坐标，包括：

25、确定所述接收端的拍摄分辨率及拍摄标定值，所述拍摄标定值用于指示标定物在空间坐标与真实坐标一致时的拍摄距离；

26、将所述拍摄标定值、红外信号发射模块在实时图像中以实时图像中心点为原点的x轴方向距离值及y轴方向距离值代入第三计算公式进行计算得到所述红外信号发射模块在三维空间中的x坐标与y坐标；

27、所述第三计算公式为：

28、x＝z/n*x'

29、y＝z/n*y′

30、其中，x表示红外信号发射模块在三维空间中的x轴方向距离值，y表示红外信号发射模块在三维空间中的y轴方向距离值，x'表示红外信号发射模块在实时图像中以实时图像中心点为原点的x轴方向距离值，y'表示红外信号发射模块在实时图像中以实时图像中心点为原点的y轴方向距离值，z表示所述红外信号发射模块在三维空间中的z轴方向距离值，n表示拍摄标定值。

31、相应的，本技术实施例另一方面还提供了一种交互设备的空间定位装置，所述交互设备的空间定位装置包括：

32、接收模块，用于接收安装于所述交互设备上至少一组信号发射模块发射的传输信号，确定所述传输信号从发出到被所述接收端转换成电信号的传输时长；

33、计算模块，用于根据所述传输时长及所述传输信号的传输速度，计算得到所述交互设备与所述接收端之间的直线距离；

34、确定模块，用于基于所述接收端的单目相机获取所述信号发射模块相对于所述接收端的实时图像，根据所述直线距离在所述实时图像中确定所述信号发射模块在三维空间中的三维坐标信息，以实现对所述交互设备在虚拟场景中的实时定位。

35、相应的，本技术实施例另一方面还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行如上所述的交互设备的空间定位方法。

36、相应的，本技术实施例另一方面还提供了一种终端设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有多条指令，所述处理器加载所述指令以执行如上所述的交互设备的空间定位方法。

37、本技术实施例提供了一种交互设备的空间定位方法、装置、介质及设备，该方法通过接收安装于所述交互设备上至少一组信号发射模块发射的传输信号，确定所述传输信号从发出到被所述接收端转换成电信号的传输时长；根据所述传输时长及所述传输信号的传输速度，计算得到所述交互设备与所述接收端之间的直线距离；基于所述接收端的单目相机获取所述信号发射模块相对于所述接收端的实时图像，根据所述直线距离在所述实时图像中确定所述信号发射模块在三维空间中的三维坐标信息，以实现对所述交互设备在虚拟场景中的实时定位。利用本技术实施例提供的交互设备的空间定位方法，通过在交互设备上安装至少一组信号发射模块，并计算传输信号从发出到被接收端转换成电信号的传输时长，由于传输信号的传输时长和传输速度已知，因此能够通过简单的数学计算出交互设备与接收端之间的直线距离，并采用一颗安装在接收端上的单目相机获取信号发射模块相对于接收端的实时图像，根据计算得到的直线距离在实时图像中确定信号发射模块在三维空间中的三维坐标信息，以实现对交互设备在虚拟场景中的实时定位。相对于现有技术采用的技术方案，本方案通过改变原有的三维坐标信息计算方式，利用简单的算法提前获取用于辅助计算三维坐标信息的直线距离，以减少大量复杂计算过程，并且仅采用一颗单目相机结合直线距离便能够在降低产品成本的前提下快速准确地得到交互设备在三维空间中的三维坐标信息。