[发明专利]一种主动光标识球编解码方法及系统

说明书

本发明涉及虚拟现实(VR)技术领域，是一种主动光标识球编解码方法及系统。其中系统中每一个主动光标识球均具有唯一编码，其LED灯可以按照编码循环频闪；虚拟现实系统中红外相机曝光频率是LED灯频闪频率的2倍。具体地，系统工作初始需要识别主动光标识球的ID。主动光标识球LED根据自身编码开始频闪，与此同时红外相机曝光采集图像信息，上位机根据红外相机拍摄到的图像，通过计算处理实现解码，从而识别主动光标识球的ID。识别ID后，系统对主动光标识球进行跟踪，LED灯切换至常亮状态。在跟踪丢失情况下，上位机发射启动编解码机制信号，主动光标识球上的无线通信模块接收到信号后，启动编解码机制再次开始频闪。

技术领域

本发明涉及虚拟现实(VR)技术领域，具体地是一种主动光标识球编解码方法及系统。

背景技术

虚拟现实技术是指采用计算机技术为核心的现代高科技手段生成一种虚拟环境，用户借助特殊的输入/输出设计，与虚拟世界中的物体进行自然的交互，从而通过视觉、听觉和触觉等获得与真实世界相同的感受。它是计算机图形技术、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术等的集合。

交互设计发展史上的每一个重要里程碑，都源自技术和人性的碰撞。从最初的纸带打孔，发展到键盘输入、鼠标输入，再到现在的触摸操作，语音识别，以及已经到来的3D手势、眼动识别。未来还会实现脑机接口，意念控制等。每一次的技术革新及产品升级，都会带来重大的人机交互方式变化。虚拟现实的发展，自然地推动了其强调的自然交互方式的发展，目前比较重要的虚拟现实交互方式包括眼球跟踪、肌电模拟、触觉反馈、语音、手势识别、位置交互等。其中位置跟踪交互可谓是最自然、最具沉浸感也是最重要的一种交互方式。目前虚拟现实中应用的位置跟踪交互技术包括光学、惯性、多传感器融合等，光学位置跟踪技术以其定位精度高，稳定性好受到业内普遍认可。在光学定位技术中，空间点匹配是一大难题，也就是说我们很难将相机中拍到的二维点与现实世界中的标记点准确的一一对应起来。

在传统的光学定位中，往往通过两种方法解决这一难题。一是通过赋予标记点不同的颜色，并用可见光彩色摄像机拍摄，从而通过颜色来区分。但这种区分方法由于基于可见光，光污染比较严重，对追踪极易造成干扰，同时无法对超过一定数量的标记点进行识别。二是利用红外空间定位技术，将多个标记点绑定形成不同形状的刚体，通过区分刚体形状来进行标记点匹配。但是这种方式存在着计算量大的问题，且因为同一系统中所有刚体形状均不可相同，甚至不可相似，因此系统很难同时对超过一定数量的目标进行定位。为了解决这一难题，我公司创造性的提出了一种主动光标识球编解码方法及系统，使得标识球主动发光的同时，利用其亮灭或者亮暗变化来表达编码。本发明的主动光标识球可以发出850nm波长的不可见光，且通过特殊的编码方式赋予每个标识球唯一编码，既避免了干扰，又解除了对目标物的数量限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

针对现有目标标记点位置追踪方案中光污染严重或摄像机间串扰现象严重、计算量较大、标记点数量受限等缺点，提供一种主动光标识球编解码方法及系统，基于此来实现高精度，抗干扰性强的主动光多目标位置追踪方案。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

本系统包括上位机、红外相机、主动光标识球等设备。上位机用于实现系统的控制与数据处理；红外相机用于拍摄虚拟现实场景中的实时图像信息；主动光标识球则绑定在目标物表面，从而实现目标物位置跟踪。主动光标识球包括红外LED灯、无线通信模块、控制模块LED发射850nm波长的不可见光，可以在控制模块的控制下进行频闪；无线通信模块用于实现主动光标识球与系统其它设备的通信功能。

所述系统工作初始时，需要启动编解码机制来区分、识别虚拟现实场景中的主动光标识球。上位机向虚拟现实场景中发射启动编解码机制的信号，主动光标识球上的无线通信模块接收到所述信号后，其控制模块控制LED开始频闪，LED灯即按照其自身的编码周期循环进行频闪。