[发明专利]光学支持的对象导航

说明书

根据用户控制的物理对象在物理环境中的对应的位置确定对象在虚拟世界中显示的位置。当足够的标记可用时，使用物理环境中的标记来固定物理对象的位置，但是如果没有足够的标记可用时利用辅助导航系统，或者利用这两者来固定物理对象的位置。位置固定(相对位置和绝对位置)也可以光学地执行，而与任何对应的虚拟世界无关。

技术领域

本发明涉及用于通过图像解释来确定移动对象的位置的系统和方法。

背景技术

越来越多的人正在某种形式的显示器上远程地或“虚拟地”观看事件和事物。在纯“虚拟现实”(VR)的情况下，所显示的对象的位置完全处于软件控制之下，因为观看者看到的场景不一定对应于任何物理世界，并且物理规则不一定适用。例如，在纯软件生成的虚拟世界中，没有什么能阻止虚拟马长出翅膀并飞入太空，也不能阻止人走过实体墙。

在其它上下文中，无论是由于设计还是由于必要，所显示的“世界”至少部分地受到物理现实的约束。例如，在所显示的场景对应于物理世界中发生的事物的情况下，可以或必须遵循诸如重力的正规物理定律。在一些这样的上下文中，所显示的世界包括至少一个所显示的对象，其在所显示的世界中的位置应当对应于物理对象的实际位置。这于是需要某种方式来确定物理对象的位置。在一些情况下，使用安装在物理对象上的高精度、昂贵的位置系统是不切实际的、过于昂贵的、过于复杂的，或以其他方式不可行的。于是，问题是物理环境中的位置误差可能经常累积，使得物理到虚拟的对应性降级到超出可接受的或期望的程度。

即使在没有VR世界正在显示的情况下，当涉及使用成像技术确定移动物理对象的位置时，也总是需要改进。

附图说明

图1A和图1B示出了如何可以光学地测量到对象的距离。

图2示出了虚拟的显示的环境的一个示例，该虚拟的显示的环境对应于物理环境，在该物理环境中，操纵至少一个用户控制的对象(UCO)。

图3示出了UCO及其控制器的主要硬件和软件部件。

图4是总结UCO的位置在可能时如何可以被光学地固定，而在不可能时使用辅助导航系统的流程图。

图5示出了使用光学距离确定的无人飞行器(UAV)的位置确定。

图6示出了两个UAV的编队飞行，所述两个UAV使用光学距离确定来进行相对位置保持。

具体实施方式

图1A以简化形式示出了对象10，该对象10由透镜20成像到传感器表面(即“屏幕”30)上。这里，“对象”可以是物理项目本身，或者是在物理项目上作出的某标记或图像。

如图1A所示，对象在方向z上的高度(即，在某已知方向上的线性延伸，其也可以是“宽度”或“对角线”)被称为h_object，其在距透镜的距离(在x方向上)d_object处。图像距透镜的距离及其成像高度分别是d_image和h_image。一方面h_object和d_object之间的关系，另一方面h_image和d_image之间的关系，将取决于透镜20的类型(例如，厚度和凸度)、其焦距以及其放大程度，并且可以使用公知的透镜和放大方程来确定。然而，重点在于，给定透镜特性、h_object、h_image和d_image，可以使用已知的公式来计算d_object。