[发明专利]具有光学跟踪器的NTE显示系统和方法

说明书

本发明涉及具有光学跟踪器的NTE显示系统和方法。提供了一种用于跟踪第一对象的位置和取向的光学跟踪器系统。所述系统包括：预测模块，其被配置成确定所述第一对象的预测位置和取向作为空间预测；显示模块，被配置成基于所述空间预测来生成用于基准符号的显示命令；显示单元，被配置成基于所述显示命令来显示基准符号；相机单元，其被配置成捕获显示在所述显示设备上的基准符号的图像作为捕获外观；以及位置确定模块，其被耦合到所述相机单元并且被配置成接收来自所述相机单元的图像。所述位置确定模块被配置成识别所述基准符号并且基于所述基准符号的捕获外观来确定所述第一对象的位置和取向。

技术领域

本发明一般涉及近眼式（near-to-eye，NTE）显示系统和方法，以及更特别地涉及具有改善的高速、高精确度光学跟踪器的NTE显示系统和方法。

背景技术

近年来，近眼式（NTE）显示系统已经得到发展并且正变得越来越流行。取决于特殊的终端使用环境，这些系统包括被耦合到用户的头盔或头戴式耳机的NTE显示单元，并且因此与用户头部的正改变的位置和角定向一起移动。这有利地允许无论位置（即，头部的位置和/或取向）如何，所显示的信息都对用户是可见的。因此可以理解的是，跟踪装置运行来在一个或多个自由度（例如，x、y和z以及俯仰、偏航和滚转）上确定头部的位置和取向，以便使得能够实现NTE显示系统的全部功能。已知的跟踪技术包括惯性、磁性、超声和基于相机的光学系统，但是许多这样的系统可能是相对复杂的、沉重的、昂贵的和/或缺乏令人满意的执行能力。

因此，期望提供具有改善的跟踪能力的NTE显示系统和方法。此外，示例性实施例的其他合期望的特征和特性将根据结合附图和前述技术领域及背景技术所进行的后续详细描述和所附权利要求而变得显而易见。

发明内容

根据示例性实施例，提供了一种用于跟踪第一对象的位置和取向的光学跟踪器系统。所述系统包括：预测模块，其被配置成确定所述第一对象的预测位置和取向作为空间预测；显示模块，其被耦合到所述预测模块并且被配置成接收所述空间预测，所述显示模块被配置成基于所述空间预测来生成用于基准符号的显示命令；显示单元，其被耦合到所述预测模块并且被配置成接收所述显示命令，所述显示单元被配置成基于所述显示命令来显示基准符号；相机单元，其被配置成捕获显示在所述显示设备上的基准符号的图像作为捕获外观；以及位置确定模块，其被耦合到所述相机单元并且被配置成接收来自所述相机单元的图像。所述位置确定模块被配置成识别所述基准符号并且基于所述基准符号的捕获外观来确定所述第一对象的位置和取向。

根据另一个示例性实施例，提供了一种用于利用光学跟踪器系统跟踪第一对象的位置和取向的方法。所述方法包括：确定所述第一对象的预测位置和取向作为空间预测；基于所述空间预测生成用于基准符号的显示命令；在显示设备上基于所述显示命令显示所述基准符号；捕获显示在所述显示设备上的基准符号的图像作为捕获外观；以及识别所述图像中的所述基准符号；以及基于所述基准符号的捕获外观来确定所述第一对象的位置和取向。

根据又一个示例性实施例，提供了一种近眼式显示系统。NTE系统包括用于跟踪第一对象的位置和取向的光学跟踪器系统。所述NTE系统包括第一显示单元，其具有主动矩阵显示设备并且被配置成基于第一显示命令来显示基准符号；相机单元，其被配置成捕获显示在第一显示设备上的基准符号的图像作为捕获外观；以及位置确定模块，其耦合到所述相机单元并且被配置成接收来自所述相机单元的图像。所述位置确定模块被配置成识别所述基准符号并且基于所述基准符号的捕获外观来确定所述第一对象的位置和取向。所述NTE系统包括：驱动单元，其被耦合到所述光学跟踪器系统并且被配置成基于所述第一对象的位置和取向来生成第二显示命令，以及第二显示单元，其被耦合到所述驱动单元并且被配置成基于所述第二显示命令来渲染用于供用户相对于周围环境进行查看的符号体系。

附图说明

将结合附图在下文中对本发明进行描述，其中相同的附图标记表示相同的要素，并且其中：

图1是根据示例性实施例的NTE系统的功能性框图；