[发明专利]一种虚拟现实眼镜与深度相机的联合标定方法

摘要

本发明涉及一种虚拟现实眼镜与深度相机的联合标定方法，其特征在于：Oculus虚拟现实眼镜和Leap Motion深度相机分别通过线缆与计算机连接，将高亮回归式反光球粘贴在Oculus虚拟现实眼镜的中心；利用高亮回归式反光球，简化了标定过程，提高了标定精度，同时彻底摆脱了对Leap Motion深度相机位置的限制，拓宽了虚拟现实系统的应用领域，提高人机交互的沉浸感，实现人手触碰虚拟现实中物体。

主权项

一种虚拟现实眼镜与深度相机的联合标定方法， 包括Oculus虚拟现实眼镜、Leap Motion深度相机、计算机、高亮回归式反光球; 其特征在于：Oculus虚拟现实眼镜和Leap Motion深度相机分别通过线缆与计算机连接，将高亮回归式反光球粘贴在Oculus虚拟现实眼镜的中心；具体实现步骤如下：实现步骤：步骤1、在计算机中，产生一幅标定图像；标定图像包括48个正方形，边长为30mm，按8行6列排列，每相邻两个正方形均为一个黑色正方形和一个白色正方形;用A4纸，将标定图像打印出来，并粘贴在一个平面板上，构成标定板;步骤2、保持Leap Motion深度相机的位置和姿态不变，将标定板放置在Leap Motion深度相机中两台红外摄像机的视场范围内;步骤3、利用Leap Motion深度相机的API中的onFrame函数，同时摄取标定板，分别得到左标定板图片和右标定板图片;步骤4、在保证标定板位于Leap Motion深度相机中两台红外摄像机的视场范围内的前提下，改变标定板的位置或角度，重复步骤2和步骤3得到多幅标定板图片;步骤5、利用Matlab2014的Camera Calibrator，使用多幅左标定板图片和右标定板图片，计算Leap Motion深度相机的左红外摄像机和右红外摄像机的内外参矩阵，使用Stereo Camera Calibration Toolbox获得左单应性矩阵和右单应性矩阵，分别用和表示;步骤6、保持Leap Motion深度相机的位置和姿态不变，将Oculus虚拟现实眼镜放置在Leap Motion深度相机的左红外摄像机和右红外摄像机视场内，确保从Leap Motion深度相机内两台红外摄像机都能够获取高亮回归式反光球，利用Leap Motion深度相机的API中的onFrame函数，同时摄取Oculus虚拟现实眼镜上的高亮回归式反光球，获得左反光球照片和右反光球照片;步骤7、计算左反光球照片和右反光球照片中反光球中心在左红外摄像机和右红外摄像机图像坐标系中的坐标，分别用(，)，(,)表示;步骤8、使用最小二乘法以及(，)、(,)、、计算Oculus虚拟现实眼镜上回归式反光球的中心在Leap Motion深度相机坐标系的空间坐标，分别用x1、y1、z1表示;步骤9、保持Oculus虚拟现实眼镜和Leap Motion深度相机的位置和姿态不变，利用Oculus虚拟现实眼镜的API函数获取Oculus虚拟现实眼镜在Oculus虚拟现实眼镜坐标系中的空间坐标，分别用x1’、y1’、z1’表示;步骤10、改变Oculus虚拟现实眼镜的位置或姿态，依次执行步骤6至步骤9，获得Oculus虚拟现实眼镜上回归式反光球的中心在Leap Motion深度相机坐标系中的空间坐标，分别用x2、y2、z2表示；Oculus虚拟现实眼镜在Oculus虚拟现实眼镜坐标系中的空间坐标，分别用x2’、y2’、z2’表示;步骤11、改变Oculus虚拟现实眼镜的位置或姿态，确保上述三个Oculus虚拟现实眼镜上回归式反光球的中心的任意两点的连线不互相平行；依次执行步骤6至步骤9，获得Oculus虚拟现实眼镜上回归式反光球的中心在Leap Motion深度相机坐标系中的空间坐标,分别用x3、y3、z3表示；Oculus虚拟现实眼镜在Oculus虚拟现实眼镜坐标系中的空间坐标，分别用x3’、y3’、z3’表示;步骤12、改变Oculus虚拟现实眼镜的位置或姿态，确保上述四个Oculus虚拟现实眼镜上回归式反光球的中心的任意两点的连线不互相平行；依次执行步骤6至步骤9，获得Oculus虚拟现实眼镜上回归式反光球的中心在Leap Motion深度相机坐标系中的空间坐标,分别用x4、y4、z4表示；Oculus虚拟现实眼镜在Oculus虚拟现实眼镜坐标系中的空间坐标，分别用x4’、y4’、z4’表示;步骤13、构造矩阵和，如下：，根据公式，计算矩阵;通过上述步骤即可完成Oculus虚拟现实眼镜与Leap Motion深度相机的联合标定。