CN105607737A - 对虚拟现实系统的物理道具的定位方法以及虚拟现实系统 - Google Patents

Abstract

公开了对虚拟现实系统的物理道具的定位方法，该方法包括：选择参考系；在参考系中建立第一三维直角坐标系；对物理控制器和物理道具分别按照刚体进行建模；确定物理控制器按照连接方式连接至物理道具情况下的控制器刚体三维直角坐标系与道具刚体三维直角坐标系之间的关系数据；获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息，以确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系；根据控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系以及关系数据确定道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系，从而确定道具的位置信息和姿态信息。

Description

对虚拟现实系统的物理道具的定位方法以及虚拟现实系统

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种对虚拟现实系统的物理道具的定位方法以及虚拟现实系统。

背景技术

虚拟现实系统中需要用户使用控制器与虚拟现实应用进行交互，虚拟现实系统中往往利用控制器来表示各种虚拟道具，需要用户手握住控制器进行操作。

发明内容

根据本发明的一个实施例，第一方面，提供了一种用于虚拟现实系统的物理道具的定位方法，虚拟现实系统包括物理控制器，物理道具包括用于连接物理控制器的接口，该方法包括：选择参考系；在参考系中建立第一三维直角坐标系；对物理控制器和物理道具分别按照刚体进行建模，以生成与物理控制器对应的控制器刚体三维直角坐标系以及与物理道具对应的道具刚体三维直角坐标系；确定物理控制器按照通过接口连接至物理道具情况下的控制器刚体三维直角坐标系与道具刚体三维直角坐标系之间的关系数据，其中接口限定了物理控制器连接至物理道具情况下的、物理控制器与物理道具之间的相对位置和相对姿态；获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息，以确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系；根据控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系以及关系数据确定道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系；根据道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定物理道具的位置信息和姿态信息。

根据本发明的一个实施例，提供了一种虚拟现实系统，该虚拟现实系统包括：物理控制器；物理道具，包括用于连接物理控制器的接口；服务器；选择参考系，在参考系中建立第一三维直角坐标系，对物理控制器和物理道具分别按照刚体进行建模，以生成与物理控制器对应的控制器刚体三维直角坐标系以及与物理道具对应的道具刚体三维直角坐标系，服务器还确定物理控制器通过接口连接至物理道具情况下的控制器刚体三维直角坐标系与道具刚体三维直角坐标系之间的关系数据，其中接口限定了物理控制器连接至物理道具情况下的、物理控制器与物理道具之间的相对位置和相对姿态；服务器还获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息，以确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角的平移和旋转关系，根据控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系以及关系数据确定道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系，根据道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定物理道具的位置信息和姿态信息。

通过上述实施方式的方法，物理控制器连接至物理道具，服务器可选择参考系并建立第一三维直角坐标系，服务器还可获得物理控制器和物理道具之间的关系数据(例如相对位置、相对姿态、平移和旋转的关系等)，服务器可追踪物理控制器的位置信息和姿态信息，进而获得控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系，进而根据关系数据获得道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。这样可以将道具相对于第一三维直角坐标系的位置和姿态显示在虚拟现实应用中，使得用户在现实中对物理道具的操作和虚拟现实中看到的操作无缝连接，极大增强用户的体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的用于虚拟现实系统的物理道具的定位的方法流程图；

图2为本发明一个实施例提供的用于虚拟现实系统的物理道具的定位的方法流程图；

图3为本发明一个实施例提供的用于虚拟现实系统的物理道具的定位的方法流程图；

图4为本发明一个实施例提供的用于虚拟现实系统的物理道具的定位的方法流程图；

图5为本发明一个实施例提供的用于虚拟现实系统的物理道具的定位的方法流程图；

图6为本发明一个实施例提供的用于虚拟现实系统的物理道具的定位的方法流程图；

图7为本发明一个实施例提供的用于虚拟现实系统的示意性结构框图；

图8为本发明一个实施例提供的用于虚拟现实系统的示意性结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

为使本发明实施例的技术方案以及优点表达的更清楚，下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明一个实施例提供的用于虚拟现实系统的物理道具的定位的方法流程图。该虚拟现实系统包括物理控制器，物理道具包括用于连接物理控制器的接口。

如图1所示，在步骤110中，选择参考系。在步骤120中，在参考系中建立第一三维直角坐标系。

在步骤130中，对物理控制器和物理道具分别按照刚体进行建模，以生成与物理控制器对应的控制器刚体三维直角坐标系以及与物理道具对应的道具刚体三维直角坐标系。

在步骤140中，确定物理控制器根据上述接口连接至物理道具情况下的控制器刚体三维直角坐标系与道具刚体三维直角坐标系之间的关系数据，该接口限定了物理控制器连接至物理道具情况下的、物理控制器与物理道具之间的相对位置和相对姿态。例如，物理控制器通过该接口与物理道具连接时，物理控制器相对于物理道具的相对位置和相对姿态是固定的，物理控制器按照物理道具上的接口确定的连接方式连接至物理道具，服务器确定出该情况下的控制器刚体三维直角坐标系与道具刚体三维直角坐标系之间的平移和旋转关系。

在步骤150中，获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息，以确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。例如，物理控制器连接至物理道具，服务器获取该物理控制器的位置信息和姿态信息，并根据该位置信息和姿态信息来确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。

在步骤160中，根据控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系以及关系数据确定道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系

在步骤170中，根据道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定物理道具的位置信息和姿态信息。

作为一种选择，虚拟道具设计为与物理道具中手持部位具有相同的尺寸和形状。

通过上述实施方式的方法，物理控制器连接至物理道具，服务器可选择参考系并建立第一三维直角坐标系，服务器还可获得物理控制器和物理道具之间的关系数据(例如相对位置、相对姿态、平移和旋转的关系等)，服务器可追踪物理控制器的位置信息和姿态信息，进而获得控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系，进而根据关系数据获得道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系，并根据道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定道具的位置和姿态。这样仅需控制器与虚拟现实系统的运动追踪器进行光信号交互即可确定道具的位置和姿态，虚拟道具还可设计为与物理道具中手持部位具有相同的尺寸和形状，使得用户在现实中对物理道具的操作和虚拟现实中看到的操作无缝连接，极大增强用户的体验。

例如，发明人在实施本发明的过程中发现已有的技术中，需要用户手握物理控制器从而实施虚拟现实应用，这样用户的手无法解放出来去取用其他道具，且因为要手握控制器，因此手指无法做出更多动作。根据上述的方法，例如，可将物理控制器设置在可穿戴式动作捕捉手套(以下简称手套)的手腕部分，服务器通过追踪物理控制器的位置信息和姿态信息即可获得手套的位置信息和姿态信息，这样用户的双手可解放出来以操作其他物理道具和/或虚拟道具。

图2为本发明一个实施例提供的用于虚拟现实系统的物理道具的定位的方法流程图。如图2所示，步骤210-230与上述步骤110-130相同，步骤250与上述的步骤150相同，步骤270与上述步骤170相同，不再赘述。

如图2所示，在步骤241中，确定表示道具刚体三维直角坐标系相对于控制器刚体三维直角坐标系平移和旋转关系的第一矩阵Tr。例如，服务器确定出表示道具刚体三维直角坐标系相对于控制器刚体三维直角坐标系的平移关系和旋转关系的第一矩阵Tr。

在步骤251中，获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息，以确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系的第二矩阵Tc。

例如，连接至物理道具的物理控制器可以是设置有光敏传感器的控制器，该控制器能够与运动追踪器进行光信号交互，从而产生并发送自身的位置信息和姿态信息，服务器可接收该控制器发送的位置信息和姿态信息。

再例如，连接至物理道具的物理控制器可以是设置有多个光学标记的控制器，该控制器可通过运动追踪器(例如摄像头)获取该控制器的位置信息和姿态信息，摄像头可发送该位置信息和姿态信息，服务器可接收摄像头发送的物理控制器的该位置信息和姿态信息。

再例如，连接至物理道具的物理控制器可以是同时设置有惯性传感器和光学标记的物理控制器，该物理控制器可产生并传输自身的姿态信息，运动追踪器可通过检测光学标记来获得物理控制器的位置信息和/或姿态信息，并发送至服务器，服务器可接收该物理控制器的位置信息和姿态信息。

上述的物理控制器例如为六自由度控制器。在服务器接收到控制器的位置信息和姿态信息之后，可根据接收到物理控制器的位置信息和姿态信息来确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系的第二矩阵Tc。

在步骤261中，通过将第一矩阵与第二矩阵相乘来确定出表示道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系的第三矩阵Tt。例如，通过Tt＝Tr*Tc来得到表示道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系的第三矩阵Tt。

在步骤270中，根据道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定物理道具的位置信息和姿态信息。

另外，控制器刚体三维直角坐标系与道具刚体三维直角坐标系之间的平移和旋转关系还可以用一个三维向量和一组四元数来描述。控制器刚体三维直角坐标系与道具刚体三维直角坐标系之间的平移和旋转关系还可以用一个三维向量和一组欧拉角来描述。

作为另一种选择，图3为本发明一个实施例提供的用于虚拟现实系统的物理道具的定位的方法流程图。如图3所示，步骤310-350与上述步骤110-150相同，步骤370与步骤170相同。

如图3所示，在步骤341中，获取与关系数据相关联的物理道具的ID信息。例如，在步骤340中，服务器得到了物理控制器连接至物理道具情况下的控制器刚体三维直角坐标系与道具刚体三维直角坐标系之间的关系数据。在步骤341中物理道具可将自身的ID信息发送给服务器。又例如，在步骤341中，物理道具可通过控制器将物理道具的ID信息发送给服务器。

在步骤342中，存储关系数据与相关联的物理道具的ID信息。例如，服务器接收到物理道具的ID信息之后，存储物理道具的ID信息和与该物理道具ID信息相关联的关系数据。

在步骤350中，获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息。例如，获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息，用以确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。

在步骤361中，根据物理道具的ID信息确定所关联的关系数据。在步骤362中，根据关系数据以及控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。

例如，某个物理道具(例如可穿戴式动作捕捉设备，例如可穿戴式动作捕捉手套)与物理控制器连接，服务器在步骤350中获取到了该物理控制器的位置信息和姿态信息，从而确定出控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。在步骤361中，服务器获取到了该物理道具的ID信息，根据物理道具的ID信息读取与该ID信息相关联的关系数据。在步骤362中，根据相关联的关系数据以及控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定出道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。

在步骤270中，根据道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定物理道具的位置信息和姿态信息

通过上述实施方式的方法，物理控制器连接至物理道具，服务器可选择参考系并建立第一三维直角坐标系，服务器还可获得物理控制器和物理道具之间的关系数据(例如相对位置、相对姿态、平移和旋转的关系等)，服务器可追踪物理控制器的位置信息和姿态信息，进而获得控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系，进而根据关系数据获得道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。这样可以将道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平和旋转显示在虚拟现实应用中，使得用户在现实中对物理道具的操作和虚拟现实中看到的操作无缝连接，极大增强用户的体验。

例如，发明人在实施本发明的过程中发现已有的技术中，需要用户手握物理控制器从而实施虚拟现实应用，这样用户的手无法解放出来去取用其他道具，且因为要手握控制器，因此手指无法做出更多动作。根据上述的方法，例如，可将物理控制器设置在可穿戴式动作捕捉手套(以下简称手套)的手腕部分，服务器通过追踪物理控制器的位置信息和姿态信息即可获得手套的位置信息和姿态信息，这样用户的双手可解放出来以操作其他物理道具和/或虚拟道具。服务器还可获得手套各关节处设置的传感器检测到的手套的状态信息，从而在虚拟现实应用中显示用户手指的运动。

作为一种选择，物理道具包括开关，如图4所示，步骤410-450与上述步骤310-350相同，步骤441和步骤442分别于步骤341和步骤342相同，步骤470与步骤370相同。

如图4所示，步骤451中，服务器检测物理控制器连接至物理道具时触发开关而导致物理道具发出的激活信息，激活信息至少包括物理道具的ID信息。例如，物理道具包括开关，当物理控制器连接至物理道具时，该开关被触发，从而物理道具发出激活信息，该激活信息至少包括该物理道具的ID信息，服务器检测并接收该激活信息。

在步骤450中，获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息。例如，获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息，用以确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。

在步骤461中，根据步骤451中获取的物理道具的ID信息调取与该ID信息对应的关系数据和虚拟现实应用。在步骤462中，在该虚拟现实应用中显示与该物理道具对应的虚拟道具。

例如，某个物理道具(例如可穿戴式动作捕捉设备，例如可穿戴式动作捕捉手套)与物理控制器连接，步骤450中，服务器获取该物理控制器的位置信息和姿态信息，并根据获取到物理控制器的位置信息和姿态信息确定出控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。物理道具包括开关，当物理控制器连接至物理道具时，该开关被触发，从而物理道具发出激活信息，该激活信息至少包括该物理道具的ID信息，在步骤451中服务器检测并接收物理道具发出的该激活信息。在步骤461中，服务器根据步骤451中获取的物理道具的ID信息查找并调取数据库中与该ID信息对应的关系数据和虚拟现实应用，例如与物理道具的ID信息对应的关系数据，以及与该物理道具ID信息对应的虚拟道具、游戏相关信息，例如具体哪个游戏、什么等级、涉及的人物关系、场景等。在步骤462中，根据关系数据以及控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定出道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系，即虚拟道具在虚拟现实应用中的位置信息和姿态信息。

在步骤470中，根据道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定物理道具的位置信息和姿态信息。

可选地，物理道具还可包括传感器。例如是惯性传感器、光学传感器、位移传感器、角度传感器、压力传感器、温度传感器中的一种或几种或组合。如图5所示，步骤510-550与上述步骤310-350相同，步骤541和542分别与步骤341和342相同。

如图5所示，在步骤550中，获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息。例如，获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息，用以确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。

步骤551中，检测传感器发出的与物理道具相关的状态信息以获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息。例如，物理道具的各个部位可以安装有检测物理道具状态的传感器，传感器检测物理道具状态并向服务器发出状态信息，服务器接收传感器发送的状态信息。例如，物理道具为枪，可在弹仓上设置传感器以检测弹仓换弹时该枪的状态，从而传感器可将检测到的状态信息传送至服务器。又例如，物理道具为可穿戴式动作捕捉手套，在手指的各关节处可设置传感器以检测手指的运动，传感器将检测到的手指的运动信息(即该可穿戴式动作捕捉手套的状态信息)发送至服务器，服务器接收传感器发送来的状态信息。

在步骤561中，根据接收到的物理道具的ID信息调取该ID信息对应的关系数据和虚拟现实应用。步骤562中，在虚拟现实应用中显示与该物理道具对应的虚拟道具。步骤571中，根据道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定物理道具的位置信息和姿态信息，并且根据该物理道具的状态信息在虚拟现实应用中显示与该物理道具对应的虚拟道具的变化。

例如，在步骤541中获取到了物理道具的ID信息。在步骤542中存储该ID信息和与该ID信息相关联的关系数据。在步骤550中，获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息。在步骤551中，服务器接收传感器发送来的状态信息。步骤561中，服务器根据接收到的物理道具的ID信息查找数据库，并调取与该物理道具的ID信息对应的关系数据。在步骤562中，服务器在虚拟现实应用中显示与该物理道具对应的虚拟道具，例如，在步骤562中，根据关系数据以及控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定出道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系，即虚拟道具在虚拟现实应用中的位置信息和姿态信息。例如物理道具为道具枪，且虚拟现实中与该道具枪对应的虚拟道具为虚拟枪，则服务器在虚拟现实应用中显示与该物理道具枪对应的虚拟道具枪以及该虚拟道具枪在虚拟现实应用中的位置信息和姿态信息。在步骤571中，服务器根据道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定物理道具的位置信息和姿态信息，并根据传感器传来的状态信息在虚拟现实应用中显示虚拟道具相应的变化。例如，传感器检测到物理道具枪有弹夹部位有形变，并将该状态信息传送至服务器，服务器根据该状态信息在虚拟现实应用中显示虚拟道具枪的弹夹的相应动作。

可选地，物理道具还可包括传感器，例如是心率传感器、脉搏传感器、肌电传感器中的一种或几种或组合，如图6所示，步骤610-650与上述步骤510-550相同，步骤641和642分别与步骤541和542相同，步骤661和步骤662分别与步骤561和562相同，步骤670与步骤570相同。

如图6所示，在步骤650中，获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息。例如，获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息，用以确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。

步骤661中，服务器根据接收到的物理道具的ID信息查找数据库，并调取与该物理道具的ID信息对应的关系数据。在步骤662中，服务器在虚拟现实应用中显示与该物理道具对应的虚拟道具。

步骤663中，检测传感器发出的使用物理道具的用户生理信息。例如，道具的各个部位可以安装有检测用户生理信息的传感器，传感器检测使用该物理道具的用户的生理信息，服务器接收传感器发送的生理信息。例如，物理道具为枪，可在弹仓上设置传感器以检测用户的生理信息(脉搏信息和/或心率信息)，从而传感器可将检测到的生理信息传送至服务器。

在步骤664中，根据生理信息在虚拟现实应用中显示与该生理信息对应的虚拟现实的应用。例如，服务器根据接收到的生理信息(例如脉搏信息)打开虚拟现实应用中的某个场景。

在步骤670中，服务器根据道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定物理道具的位置信息和姿态信息。

作为一种选择，当物理控制器为多个的情况下，在服务器检测到物理道具的ID信息之后，服务器还可广播与物理道具对应的确认消息；接收多个物理控制器中的第一物理控制器响应于该确认消息而发送的反馈消息，其中该反馈消息至少包括该物理控制器的ID消息；根据该反馈消息将第一物理控制器与物理道具相关联。

例如，虚拟现实系统可包含多个物理控制器。例如，物理道具包括开关，当第一物理控制器连接至物理道具时，该开关被触发，从而物理道具发出激活信息，该激活信息至少包括该物理道具的ID信息，服务器检测并接收该激活信息。服务器广播确认消息，例如向用户发出提示，例如将该物理道具对应的虚拟道具高亮，以提示用户选择对应的物理控制器。第一物理控制器响应于该确认信息而发送反馈信息，反馈信息至少包括该物理控制器的ID信息，例如用户可触动连接至物理道具的第一物理控制器的按钮，第一物理控制器接收到触动该按钮的信号并向服务器发送包括自身ID信息的反馈信息；或者用户将连接至物理道具的第一物理控制器拿起挥舞使得服务器可检测到第一控制器的位置信息和姿态信息的改变，以获得来自第一物理控制器的反馈信息。服务器根据接收到的包括第一物理控制器的反馈信息将该物理道具与该第一物理控制器相关联。

服务器广播确认消息时，例如向用户发出提示，例如将该物理道具对应的虚拟道具高亮，以提示用户选择对应的控制器。用户还可触动连接至物理道具的第二物理控制器的按钮，第二物理控制器接收到触动该按钮的信号并向服务器发送包括自身ID信息的反馈信息，或者用户将连接至物理道具的第二物理控制器拿起挥舞使得服务器可检测到第二物理控制器的位置信息和姿态信息的改变，以获得来自第二物理控制器的反馈信息。服务器根据接收到的包括第二物理控制器的反馈信息将该物理道具与该第二物理控制器相关联。

图7为本发明一个实施例提供的一种用于虚拟现实系统的物理道具的定位的方法流程图。如图7所示，该虚拟现实系统包括物理控制器10、物理道具20和服务器30。

物理道具20包括用于连接物理控制器10的接口21。服务器30选择参考系。服务器30在所选的参考系中建立第一三维直角坐标系。

服务器30对物理控制器10和物理道具20分别按照刚体进行建模，以生成与物理控制器10对应的控制器刚体三维直角坐标系以及与物理道具20对应的道具刚体三维直角坐标系。

服务器30确定物理控制器10通过上述接口21连接至物理道具20情况下的控制器刚体三维直角坐标系与道具刚体三维直角坐标系之间的关系数据，其中接口21限定了物理控制器10连接至物理道具20情况下的、物理控制器10与物理道具20之间的相对位置和相对姿态。

例如，物理控制器10通过该接口21与物理道具20连接时，物理控制器10相对于物理道具20的相对位置和相对姿态是固定的。例如，物理控制器10按照物理道具20上的接口确定的连接方式连接至物理道具20，服务器30确定出该情况下的控制器刚体三维直角坐标系与道具刚体三维直角坐标系的平移和旋转关系。

服务器30获取连接至物理道具20的物理控制器10的位置信息和姿态信息，以确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。例如，物理控制器10连接至物理道具20，服务器30可通过动作追踪器来获取该物理道具20的物理控制器10的位置信息和姿态信息，并根据该位置信息和姿态信息来确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。

服务器30根据控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系以及关系数据确定道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系，并根据确定出的道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定物理道具20的位置信息和姿态信息。

可选地，服务器30确定物理控制器10按照接口21限定的连接方式连接至物理道具20情况下的控制器刚体三维直角坐标系与道具刚体三维直角坐标系之间的关系数据，可以按照以下示例操作。

例如，服务器30确定表示道具刚体三维直角坐标系相对于控制器刚体三维直角坐标系平移和旋转关系的第一矩阵Tr。例如，服务器30确定出表示道具刚体三维直角坐标系相对于控制器刚体三维直角坐标系的平移和旋转关系的第一矩阵Tr。

服务器30还获取连接至物理道具20的物理控制器10的位置信息和姿态信息，以确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系的第二矩阵Tc。

例如，连接至物理道具20的物理控制器10可以是设置有光敏传感器的控制器，该物理控制器10可发送自身的位置信息和姿态信息，服务器30可接收该物理控制器10发送的位置信息和姿态信息。

再例如，连接至物理道具20的物理控制器10可以是设置有光学标记的控制器，该物理控制器10可通过摄像头获取该控制器的位置信息和姿态信息，摄像头可发送该位置信息和姿态信息，服务器30可接收摄像头发送的物理控制器10的该位置信息和姿态信息。

再例如，连接至物理道具20的物理控制器10可以是同时设置有光敏传感器和光学标记的物理控制器，物理控制器10的位置信息和姿态信息可通过该物理控制器10本身和摄像头分别进行传输，服务器30可接收该物理控制器10的位置信息和姿态信息。

上述的控制器例如为六自由度控制器。在服务器30接收到物理控制器10的位置信息和姿态信息之后，可根据接收到物理控制器10的位置信息和姿态信息来确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系的第二矩阵Tc。

服务器30还通过将第一矩阵与第二矩阵相乘来确定出表示道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系的第三矩阵Tt。例如，通过Tt＝Tr*Tc来得到表示道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系的第三矩阵Tt。

另外，控制器刚体三维直角坐标系与道具刚体三维直角坐标系之间的平移和旋转关系还可以用一个三维向量和一组四元数来描述。控制器刚体三维直角坐标系与道具刚体三维直角坐标系之间的平移和旋转关系还可以用一个三维向量和一组欧拉角来描述。

作为另一种选择，物理道具20可包括芯片22。芯片22存储有物理道具20的ID信息。

服务器30可获取与关系数据相关联的物理道具20的ID信息。例如，与得到的关系数据相关联的物理道具20可将自身的ID信息发送给服务器30，服务器30接收物理道具20发送的ID信息。又例如，物理道具20可通过控制器将自身的ID信息发送给服务器30，服务器30接收物理道具20发送的ID信息。

服务器30还存储关系数据与相关联的物理道具20的ID信息。例如，服务器30接收到物理道具20的ID信息之后，存储物理道具20的ID信息和与该物理道具20的ID信息相关联的关系数据。

服务器30还根据物理道具20的ID信息确定所关联的关系数据。

服务器30还根据关系数据以及控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。

例如，某个物理道具20(例如可穿戴式动作捕捉设备，例如可穿戴式动作捕捉手套)与物理控制器10通过物理道具的接口21连接，服务器30获取到了连接至物理道具20的物理控制器10的位置信息和姿态信息，从而确定出控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。服务器30根据物理道具20的ID信息读取与该ID信息相关联的关系数据。服务器30根据相关联的关系数据以及控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定出道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。

作为另一种选择，图8为本发明一个实施例提供的虚拟现实系统的示意性结构框图。如图8所示，该系统除上述实施例所包括的部件外，还可包括虚拟环境仿真器40。

物理道具20还可包括开关23，当物理控制器10按照上述连接方式连接只物理道具20时开关23被触发。

芯片22在开关被触发时发送物理道具20的激活信息，其中，激活信息至少包括物理道具20的ID信息。

服务器30检测物理道具20发出的激活信息，并根据ID信息调取与该ID信息对应的关系数据和虚拟现实应用，以在该虚拟环境仿真器应用中显示与该物理道具20对应的虚拟道具。

例如，某个物理道具20(例如可穿戴式动作捕捉设备，例如可穿戴式动作捕捉手套)与物理控制器10通过物理道具的接口21连接，服务器30获取连接至物理道具20的物理控制器10的位置信息和姿态信息，并根据获取到的获取连接至物理道具20的物理控制器10的位置信息和姿态信息确定出控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。当物理控制器10连接至物理道具20时，物理道具20的开关23被触发，从而物理道具20发出激活信息，该激活信息至少包括该物理道具20的ID信息。服务器30检测并接收该激活信息。服务器30还根据获取的物理道具20的ID信息查找并调取数据库中与该ID信息对应的关系数据和虚拟现实应用，例如与物理道具20的ID信息对应的关系数据，以及与该物理道具20ID信息对应的游戏相关信息，例如具体哪个游戏、什么等级、涉及的人物关系、场景等。服务器30根据关系数据以及控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定出道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系，即虚拟道具在虚拟现实应用中的位置信息和姿态信息。

可选地，虚拟现实系统还包括虚拟环境仿真器40。虚拟环境仿真器40还接收来自服务器30的虚拟环境仿真信号。

物理道具20还可包括传感器24，例如是惯性传感器、光学传感器、位移传感器、角度传感器、压力传感器、温度传感器中的一种或几种或组合。传感器向服务器30发送采集到的与物理道具20相关的状态信息。

服务器30还检测状态信息，以获取连接至物理道具20的物理控制器10的位置和姿态信息。例如，道具的各个部位可以安装有检测物理道具20状态的传感器24，传感器24检测物理道具20状态并向服务器30发出状态信息，服务器30接收传感器发送的状态信息。例如，物理道具20为枪，可在弹仓上设置传感器以检测弹仓换弹时该枪的状态，从而传感器24可将检测到的状态信息传送至服务器30。又例如，物理道具20为可穿戴式动作捕捉手套，在手指的各关节处可设置传感器以检测手指的运动，传感器24将检测到的手指的运动信息(即该可穿戴式动作捕捉手套的状态信息)发送至服务器30，服务器30接收传感器发送来的状态信息。

服务器30还根据接收到的物理道具20的ID信息调取该ID信息对应的关系数据和虚拟现实应用，向虚拟环境仿真器40发送虚拟环境仿真信号，以在虚拟环境仿真器中显示与该物理道具20对应的虚拟道具，以及根据该物理道具20的状态信息在虚拟环境仿真器中显示与该物理道具20对应的虚拟道具的变化。

例如，服务器30获取到了物理道具20的ID信息并存储该ID信息和与该ID信息相关联的关系数据。服务器30获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息。服务器30还接收传感器发送来的状态信息。服务器30根据接收到的物理道具20的ID信息查找数据库，并调取与该物理道具20的ID信息对应的关系数据。服务器30在虚拟环境仿真器40中显示与该物理道具20对应的虚拟道具。服务器30根据关系数据以及控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定出道具刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系，即虚拟道具在虚拟现实应用中的位置信息和姿态信息。例如物理道具20为道具枪，且虚拟环境仿真器中与该道具枪对应的虚拟道具为虚拟枪，则服务器30在虚拟环境仿真器中显示与该物理道具枪对应的虚拟道具枪以及该虚拟道具枪在虚拟现实应用中的位置信息和姿态信息。服务器30根据传感器传来的状态信息在虚拟环境仿真器中显示虚拟道具相应的变化。例如，传感器检测到物理道具枪有弹夹部位有形变，并将该状态信息传送至服务器30，服务器30根据该状态信息在虚拟环境仿真器中显示虚拟道具枪的弹夹的相应动作。

可选地，物理道具20还可包括传感器25，例如是心率传感器、脉搏传感器、肌电传感器中的一种或几种或组合。传感器向服务器30发送采集到的使用物理道具20的用户的生理信息。

服务器30获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息。例如，获取连接至物理道具的物理控制器的位置信息和姿态信息，用以确定控制器刚体三维直角坐标系相对于第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。

服务器30还检测生理信息，向虚拟环境仿真器40发送虚拟环境仿真信号。例如，道具的各个部位可以安装有检测用户生理信息传感器25，传感器检测使用物理道具20的用户的生理信息，服务器30接收传感器25发送的生理信息。例如，物理道具20为枪，可在手柄设置传感器25以检测用户的生理信息(例如脉搏、心率等)，从而传感器25可将检测到的生理信息传送至服务器30。服务器30接收传感器25发送来的生理信息。

服务器30还根据该生理信息在虚拟环境仿真器40中显示与该生理信息对应的虚拟显示应用的变化。例如，服务器30根据检测到的用户的脉搏信息打开虚拟现实应用中的某个场景。

作为一种选择，当物理控制器10为多个的情况下，在服务器30检测到物理道具20的ID信息之后，服务器30还可广播与物理道具20对应的确认消息；接收多个物理控制器中的第一物理控制器响应于该确认消息而发送的反馈消息，其中该反馈消息至少包括该物理控制器的ID消息；根据该反馈消息将第一物理控制器10与物理道具20相关联。

例如，虚拟现实系统可包含多个物理控制器10。例如，物理道具20包括开关23，当第一物理控制器10连接至物理道具20时，该开关23被触发，从而物理道具20发出激活信息，该激活信息至少包括该物理道具20的ID信息，服务器30检测并接收该激活信息。服务器30广播确认消息，例如向用户发出提示，例如将该物理道具20对应的虚拟道具高亮，以提示用户选择对应的控制器。第一物理控制器响应于该确认信息而发送反馈信息，反馈信息至少包括该物理控制器的ID信息，例如用户可触动连接至物理道具20的第一物理控制器的按钮，第一物理控制器接收到触动该按钮的信号并向服务器30发送包括自身ID信息的反馈信息，或者用户将连接至物理道具20的第一物理控制器拿起挥舞使得服务器30可检测到第一控制器的位置信息和姿态信息的改变，以获得来自第一物理控制器的反馈信息。服务器30根据接收到的包括第一物理控制器10的反馈信息将该物理道具20与该第一物理控制器相关联。

服务器30广播确认消息时，例如向用户发出提示，例如将该物理道具20对应的虚拟道具高亮，以提示用户选择对应的控制器。用户还可触动连接至物理道具20的第二物理控制器的按钮，第二物理控制器接收到触动该按钮的信号并向服务器30发送包括自身ID信息的反馈信息，或者用户将连接至物理道具20的第二物理控制器拿起挥舞使得服务器30可检测到第二物理控制器的位置信息和姿态信息的改变，以获得来自第二物理控制器的反馈信息。服务器30根据接收到的包括第二物理控制器10的反馈信息将该物理道具20与该第二物理控制器相关联。

应理解，在本发明各实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种用于虚拟现实系统的物理道具的定位方法，所述虚拟现实系统包括物理控制器，所述物理道具包括用于连接所述物理控制器的接口，所述方法包括：

选择参考系；

在所述参考系中建立第一三维直角坐标系；

对所述物理控制器和所述物理道具分别按照刚体进行建模，以生成与所述物理控制器对应的控制器刚体三维直角坐标系以及与所述物理道具对应的道具刚体三维直角坐标系；

确定所述物理控制器通过所述接口连接至所述物理道具情况下的所述控制器刚体三维直角坐标系与所述道具刚体三维直角坐标系之间的关系数据，其中所述接口限定了所述物理控制器连接至所述物理道具情况下的、所述物理控制器与所述物理道具之间的相对位置和相对姿态；

获取连接至所述物理道具的所述物理控制器的位置信息和姿态信息，以确定所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系；

根据所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系以及所述关系数据确定所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系；

根据所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定所述物理道具的位置信息和姿态信息。

2.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述物理控制器通过所述接口连接至所述物理道具情况下的所述控制器刚体三维直角坐标系与所述道具刚体三维直角坐标系之间的关系数据包括：

确定表示所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述控制器刚体三维直角坐标系平移和旋转关系的第一矩阵Tr；

获取连接至所述物理道具的所述物理控制器的位置信息和姿态信息，以确定所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系包括：

获取连接至所述物理道具的所述物理控制器的位置信息和姿态信息，以确定所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系的第二矩阵Tc；

根据所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系以及所述关系数据确定所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系包括：

通过将所述第一矩阵与所述第二矩阵相乘来确定出表示所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系的第三矩阵Tt。

3.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述物理控制器按照所述连接方式连接至所述物理道具情况下的所述控制器刚体三维直角坐标系与所述道具刚体三维直角坐标系之间的关系数据还包括：

获取与所述关系数据相关联的所述物理道具的ID信息；

存储所述关系数据与相关联的物理道具的ID信息；

根据所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系以及所述关系数据确定所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系包括：

根据所述物理道具的ID信息确定所关联的关系数据；

根据所述关系数据以及所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述物理道具包括开关，

所述获取连接至所述物理道具的所述物理控制器的位置信息和姿态信息还包括：

检测所述物理控制器连接至所述物理道具时触发所述开关而导致所述物理道具发出的激活信息，所述激活信息至少包括所述物理道具的所述ID信息；

在根据所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系以及所述关系数据确定所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系还包括：

根据所述ID信息调取所述ID信息对应的所述关系数据和虚拟现实应用；

在所述虚拟现实应用中显示与所述物理道具对应的虚拟道具。

5.如权利要求3所述的方法，所述物理道具包括传感器，所述获取连接至所述物理道具的所述物理控制器的位置信息和姿态信息包括：

检测所述传感器发出的与所述物理道具相关的状态信息以获取连接至所述物理道具的所述物理控制器的位置信息和姿态信息；

在根据所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系以及所述关系数据确定所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系还包括：

根据所述ID信息调取所述ID信息对应的所述关系数据和虚拟现实应用；

在所述虚拟现实应用中显示与所述物理道具对应的虚拟道具；

根据所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定所述物理道具的位置信息和姿态信息还包括：

根据所述状态信息在所述虚拟现实应用中显示与所述物理道具对应的所述虚拟道具的变化。

6.如权利要求3所述的方法，所述物理道具包括传感器，所述获取连接至所述物理道具的所述物理控制器的位置信息和姿态信息包括：

检测所述传感器发出的使用所述物理道具的用户的生理信息；

在根据所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系以及所述关系数据确定所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系之后，所述方法还包括：

根据所述生理信息在所述虚拟现实应用中显示与所述生理信息对应的虚拟现实的应用。

7.如权利要求4所述的方法，其中，所述物理控制器为多个的情况下，在检测到所述激活信息之后所述方法还包括：

广播与所述物理道具对应的确认信息；

接收第一物理控制器响应于所述确认信息而发送的反馈信息，所述反馈信息至少包括所述控制器的ID信息；

根据所述反馈信息将所述第一物理控制器与所述物理道具相关联。

8.如权利要求5所述的方法，其中，所述传感器包括以下传感器中的一种或几种：惯性传感器、光学传感器、位移传感器、角度传感器、压力传感器、温度传感器。

9.如权利要求6所述的方法，其中，所述传感器包括以下传感器中的一种或几种：心率传感器、脉搏传感器、肌电传感器。

10.如权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述控制器包括六自由度控制器。

11.一种虚拟现实系统，所述虚拟现实系统包括：

物理控制器；

物理道具，包括用于连接所述物理控制器的接口；

服务器；选择参考系，在所述参考系中建立第一三维直角坐标系，对所述物理控制器和所述物理道具分别按照刚体进行建模，以生成与所述物理控制器对应的控制器刚体三维直角坐标系以及与所述物理道具对应的道具刚体三维直角坐标系，

所述服务器还确定所述物理控制器通过所述接口连接至所述物理道具情况下的所述控制器刚体三维直角坐标系与所述道具刚体三维直角坐标系之间的关系数据，其中所述接口限定了所述物理控制器连接至所述物理道具情况下的、所述物理控制器与所述物理道具之间的相对位置和相对姿态；

所述服务器还获取连接至所述物理道具的所述物理控制器的位置信息和姿态信息，以确定所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角的平移和旋转关系，根据所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系以及所述关系数据确定所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系，并根据确定出的所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系确定所述物理道具的位置信息和姿态信息。

12.如权利要求11所述的系统，其中，所述服务器确定表示所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述控制器刚体三维直角坐标系平移和旋转关系的第一矩阵Tr，获取连接至所述物理道具的所述物理控制器的位置信息和姿态信息，以确定所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系的第二矩阵Tc，通过将所述第一矩阵与所述第二矩阵相乘来确定出表示所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系的第三矩阵Tt。

13.如权利要求11所述的系统，其中，所述物理道具包括芯片，所述芯片存储有所述物理道具的ID信息；

所述服务器还获取与所述关系数据相关联的所述物理道具的ID信息，存储所述关系数据与相关联的物理道具的ID信息；

所述服务器还根据所述物理道具的ID信息确定所关联的关系数据，根据所述关系数据以及所述控制器刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系来确定所述道具刚体三维直角坐标系相对于所述第一三维直角坐标系的平移和旋转关系。

14.如权利要求13所述的系统，其中，所述系统还包括：

虚拟环境仿真器，接收来自所述服务器的虚拟环境仿真信号；

所述物理道具包括：

开关，所述物理控制器按照所述连接方式连接至所述物理道具时所述开关被触发；

所述芯片在所述开关被触发时发送所述物理道具的激活信息，所述激活信息至少包括所述物理道具的所述ID信息；

所述服务器检测所述激活信息，根据所述ID信息调取所述ID信息对应的所述关系数据和虚拟现实应用，向所述虚拟环境仿真器发送所述虚拟环境仿真信号，以在所述虚拟环境仿真器中显示与所述物理道具对应的虚拟道具。

15.如权利要求13所述的系统，其中，所述系统还包括：

虚拟环境仿真器，接收来自所述服务器的虚拟环境仿真信号；

所述物理道具包括传感器，向所述服务器发送采集到的与所述物理道具相关的状态信息；

所述服务器检测所述状态信息，以获取连接至所述物理道具的所述物理控制器的位置信息和姿态信息，根据所述ID信息调取所述ID信息对应的所述关系数据和虚拟现实应用，向所述虚拟环境仿真器发送所述虚拟环境仿真信号，以在所述虚拟环境仿真器中显示与所述物理道具对应的虚拟道具，以及根据所述状态信息在所述虚拟环境仿真器中显示与所述物理道具对应所述虚拟道具的变化。

16.如权利要求13所述的系统，其中，所述系统还包括：

虚拟环境仿真器，接收来自所述服务器的虚拟环境仿真信号；

所述物理道具包括传感器，向所述服务器发送采集到的使用所述物理道具的用户的生理信息；

所述服务器检测所述生理信息，向所述虚拟环境仿真器发送所述虚拟环境仿真信号，以根据所述生理信息在所述虚拟环境仿真器中显示与所述生理信息对应虚拟现实的应用。

17.如权利要求14所述的系统，其中，所述系统包括多个所述物理控制器，

所述服务器还广播与所述物理道具对应的确认信息，接收所述多个物理控制器中的第一物理控制器响应于所述确认信息而发出的反馈信息，根据所述反馈信息将所述第一物理控制器与所述物理道具相关联，

其中所述反馈信息至少包括所述控制器的ID信息。

18.如权利要求15所述的系统，其中，所述传感器包括以下传感器中的一种或几种：惯性传感器、光学传感器、位移传感器、角度传感器、温度传感器、压力传感器。

19.如权利要求16所述的系统，其中，所述传感器包括以下传感器中的一种或几种：心率传感器、脉搏传感器、肌电传感器。

20.如权利要求11-19中任意一项所述的系统，其中，所述控制器包括六自由度控制器。