[发明专利]基于头部追踪的AR眼镜控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种基于头部追踪的AR眼镜控制系统及控制方法，解决了佩戴AR眼镜需借助手持控制器进行操作的问题。该控制系统包括UI系统、人体头部追踪模块和隐形射线发射模块；UI系统用于在以AR眼镜佩戴者为中心的空间弧形面上显示控件；人体头部追踪模块包括运动数据采集单元和角度转换单元；运动数据采集单元用于采集AR眼镜佩戴者的头部运动数据，同时将该数据发送给角度转换单元；角度转换单元将运动数据转换为隐形射线发射模块相应的角度数据，并将该数据发送给隐形射线发射模块；隐形射线发射模块根据接收到的角度信息在弧形面上显示射线与UI系统的碰撞点，从而UI系统执行操作指令。本发明还提供一种基于头部追踪的AR眼镜控制方法。

技术领域

本发明涉及增强现实(Augmented Reality，AR)技术领域，具体涉及一种基于头部追踪的AR眼镜控制系统及控制方法。

背景技术

AR技术是在VR(Virtual Reality，虚拟现实)技术的基础上发展起来的一种现代信息技术，其借助光电显示技术、多种传感技术、计算机图形与多媒体等技术将计算机生成的虚拟环境与用户周围的现实环境融为一体，使用户从感官效果上确信虚拟环境是其周围真实环境组成的一部分。

AR技术具有虚实结合、实时交互和三维注册的特点，其与VR技术相比，具有真实感强、建模工作量小等优点，可广泛应用于工程设计、医疗、军事、教育、娱乐、旅游等领域。

AR眼镜是谷歌率先推向市场应用的一款带有科幻色彩的产品，也是一项拥有前卫技术的产品，可以实现诸多功能。目前主流AR眼镜主要使用手持控制器的方式进行相应操作，用户在佩戴AR眼镜时还需要额外借助手持控制器进行操作，体验感较差，同时也有部分AR眼镜配备了声音操控的方式，但是声音的准确识别仍是目前未解决的难题之一。

发明内容

本发明的主要目的是提出了一种基于头部追踪的AR眼镜控制系统及控制方法，解决了佩戴AR眼镜需借助手持控制器进行操作的问题，解放了佩戴者的双手，增强了AR眼镜便利性，提升了用户体验。

该方法主要通过在AR眼镜中搭建空间球体UI系统，并在球体中心设置隐形射线发射模块，隐形射线与球体UI的碰撞点即为AR眼镜佩戴者的操控点，通过追踪的人体头部的运动情况，相应调整隐形射线的发射角度，即可实现碰撞点在球体UI上的移动，碰撞点在球体UI空间区域停留，并满足触发条件时，立即执行该UI控件指向的操作动作。

本发明的技术方案是：

一种基于头部追踪的AR眼镜控制系统，包括UI系统、人体头部追踪模块和隐形射线发射模块；所述UI系统用于在以AR眼镜佩戴者为中心的空间弧形面上显示控件；所述人体头部追踪模块包括运动数据采集单元和角度转换单元；所述运动数据采集单元用于采集AR眼镜佩戴者的头部运动数据，同时将头部运动数据发送给角度转换单元；所述角度转换单元将头部运动数据转换为隐形射线发射模块相应的角度信息，并将该角度信息发送给隐形射线发射模块；所述隐形射线发射模块根据接收到的角度数据在弧形面上显示射线与UI系统的碰撞点，从而UI系统执行操作指令。

进一步地，还包括操作触发判断模块，所述操作触发判断模块包括UI系统触发判断单元和操作触发判断单元；所述UI系统触发判断单元根据碰撞点在空间弧形面上的位置坐标判断其是否落在UI系统上；所述操作触发判断单元根据碰撞点在UI系统上的停留时间判断是否需要对UI系统执行操作。

进一步地，所述UI系统为以AR眼镜佩戴者为中心的空间球体。

进一步地，所述UI系统包括第一空间、第二空间、第三空间和第四空间；第一空间、第二空间、第三空间和第四空间具体为在垂直方向将空间球体等分的四个空间区域。

进一步地，所述运动数据采集单元为三轴陀螺仪传感器。

同时，本发明还提供一种基于头部追踪的AR眼镜控制方法，包括以下步骤：

步骤一、建立空间球面UI系统；