[发明专利]一种用于VR显示眼镜的头部动作捕捉系统及方法

权利要求书

1.一种用于VR显示眼镜的头部动作捕捉系统，包括VR眼镜和安装在人躯干上的原点电磁场辐射器，其特征在于，还包括与VR眼镜匹配的位置传感系统，所述位置传感系统包括多个安装在VR眼镜上的电磁场辐射器和多个穿戴在VR眼镜使用者肩部的电磁场辐射器；位置传感系统用于捕捉VR眼镜的姿态，将VR眼镜的姿态发送给VR的处理器；

通过将电磁场辐射器分别安装在VR眼镜和VR眼镜使用者肩部上，然后分别向其他电磁场辐射器发送信号，电磁场辐射器将接收的信号传输至处理器进行处理，处理器测量VR眼镜使用者肩部上的电磁场辐射器相对于坐标原点电磁场辐射器的接收信号电压幅度变化大小，然后计算出VR眼镜使用者肩部上的电磁场辐射器相对于坐标原点电磁场辐射器的坐标信息；处理器基于VR眼镜上的电磁场辐射器与VR眼镜使用者肩部上的电磁场辐射器的距离和角度关系，获得VR眼镜上的电磁场辐射器的运动轨迹，基于运动轨迹通过坐标传递计算，获得VR眼镜上的电磁场辐射器相对于坐标原点的坐标信息；处理器基于安装在VR眼镜上的电磁场辐射器和VR眼镜使用者肩部上的电磁场辐射器相对于坐标原点的实时坐标信息，获得VR眼镜姿态实时信息；

测量一类电磁场辐射器对参考坐标原点处电磁场辐射器的接收信号电压幅度变化大小，基于电压幅度与坐标的对应关系，计算出一类电磁场辐射器相对于原点的坐标信息；

获得二类电磁场辐射器与一类电磁场辐射器的距离和角度关系，具体包括：

当二类电磁场辐射器2H发射信号，一类电磁场辐射器1G和1F接收信号；测量出1G和1F接收的信号强度Vout1G和Vout1F；基于Vout1G和Vout1F计算出多个2H与1G的距离r和夹角θ值；基于预设r和θ的约束条件对计算出的多个2H与1G的距离r和夹角θ值进行约束，获得最终2H与1G的距离r和夹角θ关系；

当2H发射信号，1G和1F接收信号时，测量出的信号强度Vout1G和Vout1F，也对应了2H与1G的距离r和夹角θ关系，即：

Vout1G＝f(r1,θ1)

4r18；

0θ1130；

Vout1F＝f(r2,θ2)

6r210；

0θ2130；

其中，r1为1G与2H的距离,θ1为1G与2H的夹角；r2为1F与2H的距离；θ2为1F与2H的夹角；其中函数f(r,θ)的计算公式如下：

其中A为电压转换系数，是一个与电磁场辐射器电路结构有关的常数；μ为空气磁导率；N2，N1为发送和接收端的电磁场辐射器线圈匝数；C1，C2是沿发送接收线圈回路上的积分；θ为发送和接收线圈的夹角；r为发送和接收线圈电流元的距离，dl1和dl2均为积分单元。

2.根据权利要求1所述的一种用于VR显示眼镜的头部动作捕捉系统，其特征在于，所述位置传感系统通过通信电缆与VR的处理器进行通信。

3.根据权利要求1所述的一种用于VR显示眼镜的头部动作捕捉系统，其特征在于，所述VR眼镜上的电磁场辐射器的数量为4-10个。

4.根据权利要求1所述的一种用于VR显示眼镜的头部动作捕捉系统，其特征在于，所述穿戴在VR眼镜使用者肩部的电磁场辐射器的数量为4-6个。

5.根据权利要求4所述的一种用于VR显示眼镜的头部动作捕捉系统，其特征在于，所述4-6个电磁场辐射器沿水平方向均匀分布在使用者的肩部。

6.根据权利要求1所述的一种用于VR显示眼镜的头部动作捕捉系统，其特征在于，所述电磁场辐射器为具有发送和接收功能的近场电磁场辐射器。