[发明专利]基于磁场的检测来跟踪设备的部分的定位

说明书

本公开涉及基于对磁场的检测来跟踪设备的部分的定位。一种可穿戴设备包括位于待跟踪的不同点处的多个磁场发生器。磁场发生器发射由多个磁场传感器感测的磁场，这些磁场传感器具有相对于彼此已知的定位。可穿戴设备可以具有放置在对应于设备的手指和手掌的部分的跟踪点处的磁场发生器和位于预定定位处的磁场传感器。定位分析器从磁场传感器的输出信号确定在手掌上的跟踪点以及在手指上的跟踪点的空间定位。从所确定的跟踪点的空间定位中，姿势识别系统确定与磁场发生器所位于的可穿戴设备的点的空间定位相对应的姿势。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月21日提交的美国临时专利申请号62/808,679以及于2019年6月14日提交的美国非临时专利申请号16/441,896的利益，这两个专利申请通过引用以其整体并入本文。

背景

可穿戴设备以及虚拟现实(VR)或增强现实(AR)设备的使用已经变得较为普遍。传统的可穿戴VR或AR设备通常通过捕获音频数据(例如，语音评论)、捕获姿势(gesture)、接收用户与有限数量的按钮中的一个或更多个的交互或者经由在可穿戴VR或AR设备上的有限触摸区域接收用户交互来接收输入。然而，这些传统的输入机制中的许多对于在各种背景下操作的用户来说是不方便或不自在的。

当与头戴式显示设备例如在VR或AR系统中使用的那些设备结合来使用时，传统的输入机制具有额外的复杂情况。例如，当与VR系统交互时，用户执行姿势以模拟与对象的交互。为了识别这些姿势，传统的虚拟现实系统使用计算机视觉技术来识别用户的身体的部分的相对和绝对位置。然而，计算机视觉技术被限制于从用户的身体在图像捕获设备的视场内的部分识别姿势。这在用户的身体的一部分被遮蔽而避开图像捕获设备的视场时降低了对姿势的计算机视觉检测和识别的有效性。一些虚拟现实系统使用位于用户的身体的部分上的惯性测量单元来跟踪姿势，但惯性测量单元遭受漂移误差，需要频繁的传感器校准来补偿漂移误差。

概述

可穿戴设备(例如手套或适于穿戴在用户的身体的一部分上的其他控制装置)包括姿势识别系统和手定位系统，这些系统基于确定在可穿戴设备上被跟踪的点(即，“跟踪点”)的空间位置。在可穿戴设备是手套的实施例中，由姿势识别系统使用的跟踪点是当由用户穿戴时确定的可穿戴手套的指尖位置。类似地，当可穿戴设备是手套时，由手定位系统使用的跟踪点是当由用户穿戴时确定的可穿戴手套的手掌上的一个或更多个点。基于由磁场发生器产生并且由在已知定位处的磁场传感器检测的磁场来确定在可穿戴设备上的跟踪点的空间定位，磁场发生器位于跟踪点处。例如，具有相对于彼此已知的定位的多个磁场传感器检测所产生的磁场。磁场传感器可以位于可穿戴设备上或可穿戴设备附近。因此，磁场发生器(例如，有源发射器、永磁体或电磁体)充当跟踪点的代理(proxy)位置。

在一个实施例中，可穿戴设备是手套，其具有在手套的一个或更多个手指上的磁场发生器。磁场发生器产生磁场，磁场由位于在手套上或相对于手套的预定义的位置处的多个磁场传感器感测。例如，至少两个磁场传感器位于手套的手掌上或者手套的背侧面(dorsal aspect)(即，手掌的背面)上彼此相距已知固定距离处，同时附加的磁场传感器位于手套的手腕(例如手套的被配置为穿戴在用户的手腕处的部分)处。可替代地或此外，磁场传感器在预定或已知的位置处与可穿戴设备分离。例如，磁场传感器位于桌面上或由用户穿戴的头戴式装置(headset)上。在前面的示例中，跟踪点对应于手套的手指中的磁场发生器所位于的部分。在手掌上相对于彼此在已知位置处的磁场传感器感测由磁场发生器中的每个产生的磁场的磁场强度和方向。使用磁场传感器的已知位置，相对于已知坐标系来确定跟踪位置中的每个的空间定位。在各种实施例中，不同的磁场发生器发射具有不同频率的磁场或在不同时间发射磁场，允许识别由不同磁场发生器发射的磁场。然后，每个跟踪点的空间定位被组合以生成至少一组跟踪点的组合定位的代表性状态描述符。该代表性状态描述符随后与所存储的点的定位的映射一起或者经由实时建模被使用以识别由使用可穿戴设备的用户做出的姿势。