[发明专利]一种用于VR头戴设备的光学追踪器和运动健身系统

权利要求书

1.一种用于VR头戴设备的光学追踪器，其特征在于，所述光学追踪器包括控制单元、第一惯性导航传感器、无线传输单元和多个发光单元；

多个发光单元按照预定的物理几何规则分布在所述光学追踪器的壳体内，所述控制单元控制所述多个发光单元同时点亮，以便于所述VR头戴设备利用内置的摄像头拍摄到所述多个发光单元的光斑图像，实时获取所述光学追踪器的发光单元信息；所述VR头戴设备获取所述发光单元信息后计算得到所述光学追踪器的运动位移信息和姿态信息；

所述第一惯性导航传感器实时获取所述光学追踪器的惯性导航传感器信息，并将获取的惯性导航传感器信息发送给所述控制单元，由所述控制单元通过所述无线传输单元转发至所述VR头戴设备；所述惯性导航传感器信息包括运动位移信息和姿态信息；

所述VR头戴设备融合所述光学追踪器的发光单元信息和惯性导航传感器信息，实时追踪所述光学追踪器相对于所述VR头戴设备的6DoF位姿信息。

2.如权利要求1所述的光学追踪器，其特征在于，所述光学追踪器的壳体呈环形或弧形。

3.如权利要求1所述的光学追踪器，其特征在于，所述光学追踪器的壳体包括内壳体和外壳体，其中内壳体用于支撑发光单元，外壳体用于覆盖发光单元。

4.如权利要求3所述的光学追踪器，其特征在于，所述光学追踪器的内壳体的尺寸与外壳体的尺寸之间呈预定比例。

5.如权利要求3所述的光学追踪器，其特征在于，每个发光单元相对于所述光学追踪器内壳体表面的夹角在预定夹角范围内。

6.如权利要求3所述的光学追踪器，其特征在于，按照预定的物理几何规则形成的图形由多边形网格或三角网格组成，且其中的多边形网格的边数大于等于6。

7.如权利要求3所述的光学追踪器，其特征在于，所述光学追踪器的内壳体和外壳体组成的整个壳体结构相对于所述光学追踪器的主干结构的倾斜角度在预定倾斜角度范围内。

8.如权利要求1所述的光学追踪器，其特征在于，所述多个发光单元串联连接在所述控制单元的同一个电路主板上。

9.如权利要求1所述的光学追踪器，其特征在于，所述控制单元控制所述多个发光单元按照预定的占空比同时点亮，且所述多个发光单元在每一帧的点亮时间相同。

10.一种运动健身系统，其特征在于，所述系统包括VR头戴设备、一个或多个如权利要求1-9任一项所述的光学追踪器，所述VR头戴设备内置有环境位姿追踪器，所述环境位姿追踪器包括摄像头和第二惯性导航传感器；

用户运动健身过程中，所述VR头戴设备佩戴在用户的头部，每个光学追踪器佩戴在用户的手部或脚部，所述VR头戴设备与每个光学追踪器无线连接；

所述VR头戴设备建立以所述第二惯性导航传感器为原点的统一坐标系，利用所述环境位姿追踪器实时追踪用户头部运动相对于用户环境的6DoF位姿信息；以及利用每个光学追踪器实时追踪用户四肢运动相对于所述VR头戴设备的6DoF位姿信息，进而获取到用户的行为动作；

所述VR头戴设备在显示器内显示出一个虚拟用户，该虚拟用户的运动动作行为和现实用户的运动动作行为完全一致。