第三Kinect 104来标定，完成第四Kinect 105坐标系0x4y 4到基本定位模块100坐标系Oxy的转换;通过标定第一 Kinect 102、第二 Kinect 103、第三 Kinect 104 和第四Kinect 105，将第一 Kinect 102、第二 Kinect 103、第三 Kinect 104 和第四Kinect 105坐标映射到了基本定位模块100坐标，同时保证了第一 Kinect 102、第二Kinect 103、第三Kinect 104和第四Kinect 105联合工作时定位信号的连续性；
[0036](3)Kinect定位区域划分和用户位置追踪:以相邻Kinect的中间位置为分界线，从第一Kinect 102、第二 Kinect 103、第三Kinect 104和第四Kinect 105的视场里划分出相同且宽度均等于d的矩形区域块，矩形区域块横向对齐、纵向相接，即第一Kinect 102视场117里的矩形区域块114，第二 Kinect 103视场116里的矩形区域块112，第三Kinect 104视场107里的矩形区域块110和第四Kinect 105视场106里的矩形区域块108;受限于Kinect最大检测深度值为4.095m，矩形区域块的长度最大取值是4.095-0.5b/tan(0.5f3)m，其中β为Kinect的水平视角，β = 57° ;第一Kinect 102、第二Kinect 103、第三Kinect 104和第四Kinect 105 联合追踪用户 115 的位置，第一 Kinect 102、第二 Kinect 103、第三 Kinect 104和第四Kinect 105分别负责实时追踪视场里对应的矩形区域块，第一 Kinect 102、第二Kinect 103、第三Kinect 104和第四Kinect 105视场的并集构成了基本定位块100的视场，四个矩形区域块组成了基本定位块100的定位区域。
[0037]图1所示的基本定位模块100由一台PC机101和第一 Kinect 102、第二 Kinect 103、第三Kinect 104和第四Kinect 105组成;而在实际应用中，基本定位模块100中Kinect的数量可根据定位需求而配置，但一台PC机101最多只可连接四部Kinect;当配置好基本定位模块后，就可以通过若干个基本定位模块100灵活地组合搭建出所需构型的实时光学定位系统。
[0038]下面，以L型定位系统为例，说明模块组合定位的实现方法;参阅图2，L型定位系统200包括基本定位模块201，服务器端202和基本定位模块203。
[0039]L型定位系统200的实现方法:
[0040](I)基本定位模块布置:为了组合成L型定位区域，将基本定位模块201定位区域的长边和基本定位模块203定位区域的短边对齐，基本定位模块201定位区域的短边和基本定位模块203定位区域的长边无缝相接；
[0041 ] (2)基本定位模块标定:规定L型定位系统200的坐标系0ΧΥ，从基本定位模块201开始标定;选取基本定位模块201定位区域里不同位置的样本点，同时记录实测L型定位系统200的坐标系OXY中样本点的坐标值和基本定位模块201坐标系OXiYi检测到的样本点坐标值;利用最大似然法估计得到基本定位模块201坐标映射到L型定位系统200坐标的变换矩阵;为了保证位置信号在基本定位模块之间过渡时的连续性，基本定位模块203通过标定好的基本定位模块201来标定;选取基本定位模块201视场和基本定位模块203视场的重叠区域里不同位置的样本点，同时记录基本定位模块201检测到的样本点在L型定位系统200的坐标系OXY中的坐标值和基本定位模块203坐标系OX2Y2检测到的样本点坐标值;利用最大似然法估计得到基本定位模块203坐标映射到L型定位系统200的坐标变换矩阵；
[0042](3)基本定位模块客户端与服务器端的网络通讯的设置:首先，分别建立基本定位模块201中的客户端205(PC机)，基本定位模块203中的客户端204(PC机)与服务器端202之间的TCP连接;基本定位模块的Kinect捕获定位区域中用户的位置信息后，由PC机处理后，通过socket接口实时发送至服务器端202，再由服务器端202的应用程序进一步处理。
[0043]基于所述的L型定位系统200实施方法，通过基本定位模块可以搭建出构型不同的定位系统，从而适应于不同VR应用场景;如图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，通过配置不同数量的基本定位模块，可以组合成构型为H型、T型、U型、5型、6型或8型定位系统。上述的定位构型，仅是本发明的优选实施例，在不偏离本发明模块组合定位思想的情况下，其他构型也应在本发明的保护范围之内。
[0044]下面结合图9具体说明本发明应用过程400。首先在401，配置若干基本定位模块，以覆盖VR应用场景区域。由于VR应用场景区域可能不规则，配置的基本定位模块可以不同，即每个定位模块配置的Kinect数量可以不同。在402，将基本定位模块组合成VR应用场景所需的定位构型，并标定各基本定位模块。通过标定基本定位模块，将现实环境和VR应用场景对应起来。在403，建立各个基本定位模块客户端与服务器端的网络通讯。在404，启动服务器和各个基本定位模块，实时获取用户位置信息，并传送给VR应用程序处理。
【主权项】
1.一种可灵活组合的实时光学定位系统，其特征在于:包括有至少一个基本定位模块(100)，至少一个基本定位模块(100)覆盖VR应用场景区域;基本定位模块(100)组合成VR应用场景所需的定位构型，并标定基本定位模块(100)，通过标定基本定位模块(100)，将现实环境和VR应用场景对应起来;基本定位模块(100)与服务器之间网络连接;服务器和基本定位模块(100)实时获取用户位置信息，并传送给VR应用程序处理。2.根据权利要求1所述的一种可灵活组合的实时光学定位系统，其特征在于:所述的定位构型为H型、T型、U型、5型、6型或8型。3.根据权利要求1所述的一种可灵活组合的实时光学定位系统，其特征在于:所述的基本定位模块(100)具有至少一个Kinect。4.根据权利要求1所述的一种可灵活组合的实时光学定位系统，其特征在于: 所述的基本定位模块(100)是由PC机(101)、第一 Kinect(102)、第二 Kinect(103)、第三Kinect (104)和第四Kinect( 105)组成，第一Kinect (102)、第二Kinect (103)、第三Kinect(104)和第四Kinect(105)通过USB线分别连接PC机(101)的四个串口，实现第一Kinect(102)、第二 Kinect (103)、第三 Kinect(104)和第四Kinect (105)与 PC 机(101)间的数据传输;PC机(101)通过开发接口调用Kinect骨骼帧的读取函数来获取用户质心的空间位置信息; 基本定位模块的实现方法: (一)Kinect布置:根据Kinect的垂直视角和一般用户的身高，第一Kinect(102)、第二灯1^(^(103)、第三灯116(^(104)和第四灯116(^(105)水平的安装于1.1米的高度，并将第一灯1^(^(102)、第二灯1^(^(103)、第三灯1^(^(104)和第四灯1^(^(105)的位置调整至等间距;Kinect之间的间距d根据定位需求设计； (二)Kinect标定:规定基本定位模块(100)坐标系Oxy，从第一Kinect (102)开始标定；选取第一Kinect(102)视场117里不同位置的样本点，同时记录实测基本定位模块(100)坐标系Oxy中样本点的坐标值和第一 Kinect( 102)坐标系Oxiyi检测到的样本点坐标值;利用最大似然法估计得到第一Kinect(102)坐标映射到基本定位模块(100)坐标的变换矩阵；由于Kinect视场边界处精度降低，为保证位置信号在Kinect之间过渡区域的连续性，第二Kinect (103)通过标定好的第一Kinect (102)来标定;选取第一Kinect (102)视场117和第二Kinect (103)视场116之间的重叠区域113里不同位置的样本点，同时记录第一Kinect (102)检测到的样本点在基本定位模块(100)坐标系Oxy中的坐标值和第二 Kinect (103)坐标系Ox2y2检测到的样本点坐标值;利用最大似然法估计得到第二 Kinect (103)坐标映射到基本定位模块(100)坐标的变换矩阵；采用第二 Kinect(103)标定的方法，依次地，第三Kinect(104)通过标定好的第二 Kinect (103)来标定，完成第三Kinect (104)坐标系Ox3y3到基本定位模块(100)坐标系Oxy的转换;第四Kinect (105)通过标定好的第三Kinect (104)来标定，完成第四Kinect (105)坐标系0x4y4到基本定位模块(100)坐标系Oxy的转换;通过标定第一Kinect(102)、第二Kinect( 103)、第三Kinect( 104)和第四Kinect(105)，将第一Kinect(102)、第二灯1^(^(103)、第三1^116(^(104)和第四1^116(^(105)坐标映射到了基本定位模块(100)坐标，同时保证了第一 Kinect(102)、第二灯1^(^(103)、第三灯1^(^(104)和第四Kinect(105)联合工作时定位信号的连续性； (三)Kinect定位区域划分和用户位置追踪:以相邻Kinect的中间位置为分界线，从第一灯1^(^(102)、第二灯1^(^(103)、第三灯1^(^(104)和第四灯1^(^(105)的视场里划分出相同且宽度均等于d的矩形区域块，矩形区域块横向对齐、纵向相接，即第一Kinect(102)视场117里的矩形区域块114，第二 Kinect (103)视场116里的矩形区域块112，第三Kinect(104)视场107里的矩形区域块110和第四Kinect( 105)视场106里的矩形区域块108;受限于Kinect最大检测深度值为4.095m，矩形区域块的长度最大取值是4.095-0.5b/tan (0.5β)ηι，其中β为Kinect的水平视角，β = 57° ；第一Kinect (102)、第二Kinect (103)、第三Kinect(104)和第四 Kinect(105)联合追踪用户 115 的位置，第一 Kinect(102)、第二 Kinect(103)、第三Kinect(104)和第四Kinect(105)分别负责实时追踪视场里对应的矩形区域块，第一Kinect (102)、第二Kinect (103)、第三Kinect (104)和第四Kinect (105)视场的并集构成了基本定位块(100)的视场，四个矩形区域块组成了基本定位块(100)的定位区域。
【专利摘要】本发明公开了一种可灵活组合的实时光学定位系统，包括有至少一个基本定位模块，至少一个基本定位模块覆盖VR应用场景区域；基本定位模块(100)组合成VR应用场景所需的定位构型，并标定基本定位模块，通过标定基本定位模块，将现实环境和VR应用场景对应起来；基本定位模块与服务器之间网络连接；服务器和基本定位模块实时获取用户位置信息，并传送给VR应用程序处理。本发明低成本，搭建方便，组合灵活。Kinect安装方便，布置参数可调。基本定位模块可以非常灵活地组合成不同的定位构型，为不同VR交互应用提供了便利。
【IPC分类】G06F3/01
【公开号】CN105718066
【申请号】CN201610065490
【发明人】王良亮, 林杰勇, 戴皓文, 许云龙, 刘伟明, 林燕珊
【申请人】卓汎有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月30日