[发明专利]一种移动端传感器与外部定位系统的低延迟位姿融合方法

说明书

本发明提出一种移动端传感器与外部定位系统的低延迟位姿融合方法，具体包括：将定位信标固定在虚拟现实移动端设备的面板上，定位信标与外部定位系统连接；对虚拟现实移动端设备传感器的旋转数据和外部定位系统的定位信标位移数据进行校准计算，得到相应的校准位姿矩阵；获取传感器的最新旋转数据和定位信标的最新位移数据，结合校准位姿矩阵进行融合计算，输出融合位姿数据并应用到虚拟/增强现实移动端中，对应用场景进行低延迟渲染。本发明实现了把外部定位系统的位移数据引入到虚拟/增强现实移动端设备当中，同时保持了虚拟/增强现实移动端设备自身的低延迟特性。

技术领域

本发明属于增强现实技术领域，尤其是一种移动端传感器与外部定位系统的低延迟位姿融合方法。

背景技术

虚拟/增强现实技术综合利用计算机图形学、光电成像技术、传感技术、计算机仿真、人工智能等多种技术，并借助各种交互设备，旨在为用户提供一个逼真的、具有多重感知的虚拟世界。

外部定位系统一般有激光定位，外部摄像头定位等技术，这些技术定位的精度和准备度比较完善。一般来说外部定位系统会提供旋转和位移两组数据以供开发者使用。一些厂商的技术方案，如NOLO采用的是声光电混合空间定位核心技术，通过基站和头盔定位器等硬件达到空间定位，该技术可以将外部空间定位融合到虚拟现实移动端，但是其定位精度，以及硬件要求比较严格，需要虚拟/增强现实移动端连接头盔定位器才能使用。另外像Oculus Quest这种内置6dof方案，其位移数据通过其内部模块输出，没有引入外部模块。

目前市面上有很多成熟的外部定位系统方案，但是在虚拟/增强现实的场景上面应用较少，没有比较完善的融合方案，或者存在部分融合方案。对于一般外部定位系统，如果虚拟/增强现实移动端全部使用其旋转与位移数据，会导致移动端渲染的显示效果延迟很高，严重影响用户体验。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种移动端传感器与外部定位系统的低延迟位姿融合方法，通过将外部定位系统的位移数据与虚拟/增强现实移动端传感器的旋转数据融合使用，保持虚拟/增强现实移动端的低延迟显示效果，实现低延迟位姿融合，不影响用户体验。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种移动端传感器与外部定位系统的低延迟位姿融合方法，包括以下步骤：

步骤1：将若干个信标定位面板贴放在虚拟现实移动端设备的面板上，所述每个信标定位面板上设有3个以上定位信标，定位信标与外部定位系统连接，所述定位信标之间相对垂直布置，测量并记录定位信标之间的距离；

步骤2：虚拟现实移动端设备输出传感器的旋转数据，外部定位系统输出定位信标的位移数据；

步骤3：对旋转数据和位移数据进行校准计算，得到相应的校准位姿矩阵；

步骤4：获取虚拟现实移动端设备传感器的最新旋转数据和定位信标的最新位移数据，结合校准位姿矩阵进行融合计算，输出融合位姿数据；

步骤5：将融合位姿数据应用到虚拟/增强现实移动端中，对应用场景进行低延迟渲染。

进一步的，本发明的移动端传感器与外部定位系统的低延迟位姿融合方法，所述步骤3中对旋转数据和位移数据进行校准具体为：M＝T*R.Inverse，其中，R为旋转数据矩阵，R.Inverse为R的逆矩阵，T为位移数据矩阵，M为校准位姿矩阵。

进一步的，本发明的移动端传感器与外部定位系统的低延迟位姿融合方法，所述步骤4中融合计算具体包括：

步骤4-1：根据各定位信标的最新位移数据、各定位信标之间的距离和相对位置关系，计算信标定位面板X轴、Y轴、Z轴的单位方向向量，所述X轴、Y轴、Z轴为外部定位系统定义的坐标系；