[发明专利]一种虚拟现实系统及其定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及一种虚拟现实系统及其定位方法。

背景技术

现有的虚拟现实系统定位方案通常是以单个相机对设置在待定位目标上的球形光源进行追踪定位，球形光源在相机拍摄的图像上呈现的圆形光斑的圆心等效于球形光源在相机坐标中的方向；利用近大远小的原理，当球形光源的直径固定时，球形光源和相机之间的距离与圆形光斑的直径之间为单调递减函数关系，结合距离以及方向可以确定其空间位置。

但是，球形光源和相机之间的距离与圆形光斑的直径之间并非直线递减函数，需要进行严格的曲线拟合才会达到较好的定位效果，曲线拟合过程成为定位的瓶颈，影响定位的精确性。

发明内容

本发明提供了一种虚拟现实系统及其定位方法，以解决现有的虚拟现实定位方案需要对球形光源和相机之间的距离与圆形光斑的直径之间的函数关系进行严格的曲线拟合，影响定位的精确性的问题。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种虚拟现实系统，包括：设置在待定位目标上的球形光源、布置在待定位目标周围的第一相机和第二相机、以及与第一相机和第二相机分别相连的处理单元；

第一相机和第二相机按照相同的频率采集所述球形光源的图像，所述球形光源在所述图像中呈现圆形光斑；

所述处理单元，用于接收第一相机和第二相机同一时刻采集的两帧图像，确定经过第一相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第一相机的光心的第一直线，以及经过第二相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第二相机的光心的第二直线，并根据第一直线和第二直线确定出所述球形光源的位置。

根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种虚拟现实定位方法，包括：

在待定位目标上设置一球形光源，在待定位目标周围布置第一相机和第二相机；

利用第一相机和第二相机按照相同的频率采集图像，球形光源在所述图像中呈现圆形光斑；

对于第一相机和第二相机同一时刻采集的两帧图像，确定经过第一相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第一相机的光心的第一直线，以及经过第二相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第二相机的光心的第二直线；

根据第一直线和第二直线确定出所述球形光源的位置。

本发明的有益效果是：本发明实施例在球形光源周围布置了两个相机采集图像，确定经过第一相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第一相机的光心的第一直线，以及经过第二相机采集的图像中的圆形光斑的圆心和第二相机的光心的第二直线，最终根据第一直线和第二直线确定出球形光源的位置。由于在整个定位过程中不涉及球形光源在图像中的直径，因此也就不需要事先对球形光源与相机的距离和圆形光斑的直径之间的关系进行曲线拟合，避免了曲线拟合的过程影响定位的精确性。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的一种虚拟现实系统的功能框图；

图2是本发明一个实施例提供的一种虚拟现实系统的定位原理图；

图3是本发明一个实施例提供的一种虚拟现实系统的定位方法的流程图。

具体实施方式

本发明的设计构思是：现有的虚拟现实系统定位方案使用一个相机，利用近大远小的原理，需要对球形光源和相机之间的距离与圆形光斑的直径之间的关系进行严格的曲线拟合才会达到较好的定位效果，曲线拟合过程成为定位的瓶颈，影响定位的精确性。针对这种情况，本发明同时使用两个相机追踪球形光源，获取不同位置观测到球形光源的空间方向，利用两条直线交于一点的原理，直接测得球形光源的位置。由于在定位过程中不涉及球形光源在图像中的直径，因此也就不需要事先对球形光源与相机的距离和圆形光斑的直径之间的关系进行曲线拟合，避免了曲线拟合的过程影响定位的精确性。

实施例一

图1是本发明一个实施例提供的一种虚拟现实系统的功能框图，如图1所示，本实施例提供的虚拟现实系统包括设置在待定位目标上的球形光源110、布置在待定位目标周围的第一相机120和第二相机130、以及与第一相机120和第二相机130分别相连的处理单元140。球形光源110可以是红外光源，也可以是可见光源。相比于可见光源，红外光源有较强的抗干扰能力，如背景颜色、环境光的干扰等，因此使用红外光源效果更好。球形光源110可以设置在虚拟现实系统的头戴显示设备上，用于追踪用户头部的运动；或者可以设置在手柄控制器上，用于追踪用户手部的运动。