[发明专利]一种用于VR头戴设备的光学追踪器和运动健身系统

说明书

本申请公开一种用于VR头戴设备的光学追踪器和运动健身系统，其中光学追踪器包括多个发光单元、控制单元、第一惯性导航传感器和无线传输单元；多个发光单元按照预定的物理几何规则分布在光学追踪器的壳体内，控制单元控制多个发光单元同时点亮，以便于VR头戴设备利用内置的摄像头拍摄到多个发光单元的光斑图像，实时获取光学追踪器的发光单元信息；第一惯性导航传感器实时获取光学追踪器的惯性导航传感器信息，并转发至VR头戴设备；VR头戴设备融合光学追踪器的发光单元信息和惯性导航传感器信息，实时追踪光学追踪器相对于VR头戴设备的6DoF位姿信息。该光学追踪器的追踪精度高、追踪实时性和稳定性好。

技术领域

本申请涉及VR领域，具体涉及一种用于VR头戴设备的光学追踪器和运动健身系统。

背景技术

随着VR虚拟现实技术的深度开发，应用领域不断地被开发和挖掘出来，如今健身行业也越来越多在吸收VR(Virtual Reality，虚拟现实)技术，通过VR虚拟现实设备去锻炼身体，能够使健身提高趣味性，改善本身的枯燥感，可以让人们快乐的享受健身。

然而，现有VR头戴设备无法实时追踪用户头部和四肢运动的位姿信息，在使用VR设备进行健身时，用户不能确定肢体动作是否标准，不能及时矫正自身动作姿势，导致健身效率较低，健身效果欠佳。

发明内容

鉴于现有健身方式存在的上述问题，提出了本申请以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于VR头戴设备的光学追踪器和运动健身系统。

依据本申请的一个方面，提供了一种用于VR头戴设备的光学追踪器，所述光学追踪器包括多个发光单元、控制单元、第一惯性导航传感器和无线传输单元；

多个发光单元按照预定的物理几何规则分布在所述光学追踪器的壳体内，所述控制单元控制所述多个发光单元同时点亮，以便于所述VR头戴设备利用内置的摄像头拍摄到所述多个发光单元的光斑图像，实时获取所述光学追踪器的发光单元信息；

所述第一惯性导航传感器实时获取所述光学追踪器的惯性导航传感器信息，并将获取的惯性导航传感器信息发送给所述控制单元，由所述控制单元通过所述无线传输单元转发至所述VR头戴设备；

所述VR头戴设备融合所述光学追踪器的发光单元信息和惯性导航传感器信息，实时追踪所述光学追踪器相对于所述VR头戴设备的6DoF位姿信息。

进一步地，所述光学追踪器的壳体呈环形或弧形。

进一步地，所述光学追踪器的壳体包括内壳体和外壳体，其中内壳体用于支撑发光单元，外壳体用于覆盖发光单元。

进一步地，所述光学追踪器的内壳体的尺寸与外壳体的尺寸之间呈预定比例。

进一步地，每个发光单元相对于所述光学追踪器内壳体表面的夹角在预定夹角范围内。

进一步地，按照预定的物理几何规则形成的图形由多边形网格或三角网格组成，且其中的多边形网格的边数大于等于6。

进一步地，所述光学追踪器的内壳体和外壳体组成的整个壳体结构相对于所述光学追踪器的主干结构的倾斜角度在预定倾斜角度范围内。

进一步地，所述多个发光单元串联连接在所述控制单元的同一个电路主板上。

进一步地，所述控制单元控制所述多个发光单元按照预定的占空比同时点亮，且所述多个发光单元在每一帧的点亮时间相同。

依据本申请的另一方面，提供了一种运动健身系统，所述系统包括VR头戴设备、一个或多个如上述任一项所述的光学追踪器，所述VR头戴设备内置有环境位姿追踪器，所述位姿追踪器包括摄像头和第二惯性导航传感器；

用户运动健身过程中，所述VR头戴设备佩戴在用户的头部，每个光学追踪器佩戴在用户的手部或脚部，所述VR头戴设备与每个光学追踪器无线连接；