[发明专利]一种基于超声波的虚拟现实跟踪方法及系统

说明书

本发明适用于无线感知与人机交互技术改进领域，提供了一种基于超声波的虚拟现实跟踪方法，包括：S1、利用头戴式VR设备接收超声波数据流信息；S2、对接收到的超声波数据流信息进行数据净化处理；S3、利用相位变化估算出相对路径和初始位置信息；S4、根据相对路径和初始位置信息估算出二维下路径变化的运动轨迹并输出。该方法能够取得高精度、高鲁棒性的结果，在VR感知、人机交互及其游戏等方面有很高的学术和应用价值；摒弃过多外设，只在头戴式设备中嵌入相应的扬声器和麦克风设置，不仅降低复杂度也大大降低了成本，通过利用超声波信号来估计目标的位置信息，实现了高精度、鲁棒性高的VR目标定位跟踪。

技术领域

本发明属于无线感知与人机交互技术改进领域，尤其涉及一种基于超声波的虚拟现实跟踪方法及系统。

背景技术

现如今，若想亲身体验一次随心所欲的虚拟现实环境仍是一个比较复杂的过程，因为现有的VR体验要么是需要特有的设备，比如利用红外相机跟踪头戴式设备或是手持控制器，要么就是要求在特定的环境中来体验，比如特定区域等，这些限制大大降低了用户体验舒适度。对于一场真正的VR体验来说，在任何时间、任何地点都能做到位置跟踪，及时更新位移。

现有的VR跟踪系统主要分为两大类，一类是由外而内的位置跟踪系统，一类是由内而外的跟踪系统。就由外而内的系统而言，这类系统的跟踪、定位精度已经做的很高了，它们主要运用外设，如红外相机，连到头戴式设备的传感器来实现高精度的定位。但此类系统也有一定的缺陷，例如，无论用户在何地体验VR，他们都需要安装特有的硬件及外设，也就是说，如果一个人想在家里的任何地方体验VR的话，其必须在家中每个地方都要安装红外相机，而且必须距离在红外相机2m内。此外，这类系统还会收到遮挡及光照的影响，如果红外相机被家具遮挡或是光线很暗的情况下，系统就不会工作了。对于由内而外的系统而言，这类系统利用头戴式设备中基于真彩色和深度感知的跟踪算法来实现定位与跟踪，虽然这类系统具有高精度且不需要外设，但却通过增加头戴式设备内的相机数量从而大大增加了复杂度，而且对透明或是纹理较少的物体难以识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于超声波的虚拟现实跟踪方法及系统，旨在解决上述的技术问题。

本发明是这样实现的，一种基于超声波的虚拟现实跟踪方法及系统，所述虚拟现实跟踪方法包括以下步骤：

S1、利用头戴式VR设备接收超声波数据流信息；

S2、对接收到的超声波数据流信息进行数据净化处理；

S3、利用相位变化估算出相对路径和初始位置信息；

S4、根据相对路径和初始位置信息估算出二维下路径变化的运动轨迹并输出。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤S3中还包括以下步骤：

S31、利用线性回归法去除目标移动中的多余反射数据流信息；

S32、利用相位变化及多普勒频移计算出目标移动的方向和路径的相对距离；

S33、在不同频率下对相位变化运用反傅里叶变化计算出路径到达时间的功率时延谱；

S34、根据功率时延谱中的能量分别估算目标移动反射信号的初始位置信息。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤S2中还包括以下步骤：

S21、对接收到的超声波数据流信息进行降噪处理移除干扰点；

S22、对接收到的超声波数据流信息进行滤波处理滤除高频信号。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤S1中还包括以下步骤：

S11、头戴式VR设备发射出预先定义的超声波数据流信息。