[发明专利]基于HoloLens眼镜的空间定位方法

说明书

本发明涉及一种基于HoloLens眼镜的空间定位方法，包括以任意一个标志球为坐标原点，建立工具坐标系；求HoloLenstool到NDI Spectra设备的旋转矩阵；利用UDP通讯读取HoloLens内的World to Local旋转矩阵；利用改进的手眼标定算法求出HoloLens到HoloLenstool的旋转矩阵；观测空间中任意位置的物体上设置的Marker到NDI Spectra设备的旋转矩阵，以及工具坐标系到NDI Spectra设备的旋转矩阵；求出现实中含Marker的物体到Hololens的空间位置关系。本发明实现HoloLens在空间中精确位置摆放模型，实现了HoloLens本身坐标系和真实环境世界坐标系之间的结合，使得Hololens获得空间指定位置Marker在Hololens坐标系的空间位置关系。

技术领域

本发明涉及空间标定领域，具体地说是一种基于HoloLens眼镜的空间定位方法。

背景技术

混合现实技术(MR)是虚拟现实技术的进一步发展，该技术通过在现实场景呈现虚拟场景信息，在现实世界、虚拟世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。

微软公司的Hololens是其知名的产品代表，Hololens能够做到在空间中投影虚拟物体，同时不影响用户观察真实环境，给用户一种和真实环境交互的体验，但是Hololens缺乏和空间中物体间位置关系的联系，缺乏给用户一个更好的交互体验的途径。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于HoloLens眼镜的空间定位方法，解决Hololens缺乏和空间中物体间位置关系联系的问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种基于HoloLens眼镜的空间定位方法，在所述HoloLens上设置标定件，该标定件至少包括3个共面的标志球；方法包括以下步骤：

步骤1：以任意一个标志球为坐标原点，建立工具坐标系HoloLenstool；

步骤2：求HoloLenstool到NDI Spectra设备的旋转矩阵P_{HololenstooltoNDI}；

步骤3：利用UDP通讯读取HoloLens内的World to Local旋转矩阵P_WorldtoLocal；

步骤4：利用改进的手眼标定算法求出HoloLens到HoloLenstool的旋转矩阵P_{HololenstoHololenstool}；

步骤5：观测空间中任意位置的物体上设置的Marker到NDI Spectra设备的旋转矩阵P_MarkertoNDI，以及工具坐标系HoloLenstool到NDI Spectra设备的旋转矩阵P_{HololenstooltoNDI}；

步骤6：求出现实中含Marker的物体到Hololens的空间位置关系。

任意两个相邻的标志球之间的距离作为标志距离，且每两个标志距离之间的差值大于2cm。

所述工具坐标系HoloLenstool为：选取任意三个标志球，以其中一个标志球作为坐标系原点，该点与其他两点所在平面为XY平面，该点到左侧点连线方向为X轴正方向，利用正交基求出垂直于该XY平面的Z轴正方向，然后反求出Y轴正方向。

所述利用改进的手眼标定算法求出HoloLens到HoloLenstool的旋转矩阵P_{HololenstoHololenstool}包括以下过程：