[发明专利]多传感器组融合的检测方法及支持头部跟踪的环绕声方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多传感器组融合的运动检测方法，还涉及一种基于这 种多传感器组融合方法的支持头部跟踪的虚拟环绕声生成方法。

背景技术

用户戴着耳机听虚拟环绕声时，当用户头部旋转时，耳机里的虚拟环 绕声会跟着用户的头部旋转，这样导致人在现场听音乐的感觉不同，生成 的虚拟环绕声不够真实，因此，需要使用运动传感器进行头部运动跟踪 (headtracking)，使虚拟现实设备或头戴式显示器(head-mounted display,HMD)的使用者(用户)得到不受头部运动影响的优质环绕声。

现有运动传感器主要包括加速度计、陀螺仪和磁力传感器，这些传感 器在运动跟踪和绝对方向方面都有自己各自固有的强项和弱点。例如，加 速度计提供一个重力向量(指向地球中心的向量)，而磁力计则是一个指南 针，这两种传感器的信息可以用来计算设备的方向，然而这两个传感器的 输出并不精确，包含了大量的噪音，而陀螺仪提供沿着三个轴旋转的角速 度，这个信息非常准确，并且反应很快，但长时间会产生漂移误差，其原 因在于需要对角速度进行积分来得到方向信息，而积分过程会导致微小数 值误差，误差长时间的积累就形成了比较明显的漂移。为扬长避短，将上 述三种传感器组合成传感器组，对全部传感器的信号依据适宜的方式进行 运算，形成更加精确的运动检测结果，就是传感器的融合(sensorfusion)， 人们已经进行过传感器融合的研究并取得了一些有效的运算方式，但进一 步改进和优化融合运算依然有助于技术进步，特别是，单一传感器组的误 差相对较大甚至会出现一定的故障，如何获得更为精确的检测结果并保证 在局部故障时依然能够有效运行，就成为目前需要解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种多传感器组融合的 运动检测方法，还提供了一种基于这种运动检测方法的支持头部跟踪的环 绕声生成方法，采用这种多传感器组融合方法能够获得更精确和更可靠的 运行检测结果，采用这种环绕声生成方法可以跟踪用户的头部运动，获得 高质量的听觉效果。

本发明的技术方案为：

一种多传感器组融合的运动检测方法，用于检测运动数据，采用多个 传感器组采集运动相关信息，对各传感器组进行传感器融合，获得该传感 器组的单组检测数据，依据各单组检测数据计算获得最终检测数据。

一种支持头部跟踪的虚拟环绕声生成方法，基于主要由耳机和头戴式 显示器组成的虚拟现实设备，采用本发明公开的任意一种运动检测方法检 测用户头部运动角度，依据用户头部运动角度对音频进行旋转，消除因用 户头部运动带来的方向失真，生成能够跟踪头部运动的虚拟环绕声并通过 耳机播放，所述传感器组的数量为两组，包括第一传感器组和第二传感器 组，所述第一传感器组设置在所述头戴式显示装置上，所述第二传感器组 设置在耳机上。

本发明的有益效果是：通过传感器组内各传感器融合，避免了单一种 类传感器的不足，自各传感器的信号组合在一起，产生一个更加精确的单 组检测数据；通过采用多组传感器并依据多组传感器计算最终检测数据， 进一步提高劳动数据的精确性和可靠性，且保证了在部分传感器或传感器 组出现故障时，系统依然能够正常运动；由于依据头部运动角度生成相应 的环绕声，避免了因头部运动导致的方向性失真，明显地改善了用户体验； 由于将两组传感器分别设置头戴式显示器和耳机上，不仅避免带来单一传 感器组可能存在的误差和故障，提高了对用户头部运动角度的检测精度， 提高了环绕声的质量，而且在不增加用户负担或不适感的情况下，有效地 检测了头戴式显示器和耳机两方面的运动角度，减小或避免了偶然因素导 致头戴式显示器或耳机移动所产生的音频旋转；由于两组传感器在传感器 融合中可以不同的时间常数，有助于兼顾两种时间常数的优势，进一步改 善音质；由于可以最终检测数据计算中可以对不同的单组检测数据设置不 同的权重，有助于进一步提高检测结果的准确性和可靠性；由于在头戴式 显示器电量不足时可以充分利用耳机的处理单元承担相关数据处理，节省 能耗。

具体实施方式