[发明专利]一种基于智能手机的六自由度跟踪器

说明书

本发明公开了一种基于智能手机的六自由度跟踪器，包括：手机客户端，运行于智能手机上，用于检测用户操作手机的行为，获取手机的空间姿态数据并解析，并用于将用户的操作行为信息和所解析的手机空间姿态信息合成为交互消息并输出；服务器端，运行于后台服务器上，服务器端通信连接手机客户端，用于接收手机客户端发来的交互消息并对交互消息进行内容解析，然后将解析的消息内容映射到后台服务器上，以实现后台服务器对手机的六自由度空间姿态和用户操作手机的行为的可视化跟踪。本发明通过智能手机自带的惯性传感器的监测数据可预测手机的六自由度运动姿态，用户只需要通过智能手机并基于视觉跟踪技术即可快速、准确地实现对物体的六自由度跟踪。

技术领域

本发明涉及姿态跟踪识别和定位跟踪技术领域，具体涉及一种基于智能手机的六自由度 跟踪器。

背景技术

随着VR虚拟现实技术的发展，真正地实现虚拟现实，将引起整个人类生活与发展的很 大变革。人们戴上立体眼镜、数据手套等特制的传感设备，面对一种三维的模拟现实，似乎 置身于一个具有三维视觉、听觉、触觉甚至嗅觉的感觉世界，并且人与这个环境可以通过人 的自然技能和相应的设施进行信息交互。

VR要真正实现虚拟现实，最为关键的一步是实现对人体运动姿态的六自由度跟踪，以保 证虚拟场景的真实感。目前，有VR设备生产厂商通过专用的六自由度跟踪设备实现对人体 运动姿态的六自由度跟踪，但设备售价高昂，难以被普遍推广使用。

近些年，智能手机在全世界范围内得到了普遍应用。智能手机作为一种日常生活通讯设 备，易于携带、移动，其适用空间不受限制。而且手机内集成的摄像头、触摸屏、惯性传感 器、该主频大内存的CPU等为智能手机解算运动姿态提供了硬件基础。比如有学者采用关键 点管理、光流滤波和运动平滑等方法，通过智能手机实现了滚动和缩放图像以及3个自由度 的控制，但其算法复杂程度对于性能一般的智能手机而言要求过高，而且最多仅能实现3个 自由度的运动跟踪，无法实时、准确地实现对物体运动的六自由度跟踪。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于智能手机的六自由度跟踪器，以解决上述技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种基于智能手机的六自由度跟踪器，包括：

手机客户端，运行于智能手机上，用于检测用户操作手机的行为，获取手机的空间姿态 数据并解析，并用于将用户的操作行为信息和所解析的手机空间姿态信息合成为交互消息并 输出；

服务器端，运行于后台服务器上，所述服务器端通信连接所述手机客户端，用于接收所 述手机客户端发来的所述交互消息并对所述交互消息进行内容解析，然后将解析的消息内容 映射到所述后台服务器上，以实现所述后台服务器对手机的六自由度空间姿态和用户操作手 机的行为的可视化跟踪。

作为本发明的一种优选方案，通过设置在手机中的空间姿态监测设备实时监测手机的空 间姿态，所述空间姿态监测设备包括加速度计、陀螺仪和磁力计中的任意一种或多种。

作为本发明的一种优选方案，所述手机客户端中包括：

数据输入模块，用于输入用户操作手机的行为数据和所述空间姿态监测设备的监测数据；

触屏输入处理模块，连接所述数据输入模块，用于将用户操作手机的行为解释为触屏信 息并输出；

空间姿态解算模块，连接所述数据输入模块，用于根据各所述空间姿态监测设备监测到 的所述监测数据解算手机在当前时刻的六自由度空间姿态，并生成空间姿态信息并输出；

消息合成模块，分别连接所述触屏输入处理模块和所述空间姿态解算模块，用于将所述 触屏信息和所述空间姿态信息通过定义的交互消息格式合成为交互消息并输出。

作为本发明的一种优选方案，所述服务器端中包括：