CN109061618A - 一种空间定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间定位方法及系统。其中，该空间定位方法包括如下步骤：接收控制信号；获取定位设备相对于基站的第一高度；获取定位设备相对于基站的第二高度；获取所述第二高度和所述第一高度的差值。该方法可以避免了摘下定位器来标定高度，降低了游戏过程中空间定位的复杂度，在保证用户体验度的基础上，提高了处理效率。

Description

一种空间定位方法及系统

技术领域

本发明涉及一种空间定位方法，尤其涉及一种基于手持设备实现的快速空间定位方法，同时涉及实现该方法的空间定位系统，属于虚拟现实技术领域。

背景技术

在虚拟现实(VR)领域，空间定位发挥着非常重要的作用。现有的空间定位方法主要包括体感摄像法、摄像机-光源定位法、激光定位法等。

其中，激光定位法是通过一个定位基站发出激光信号或激光+超声信号进行定位，被测定位设备接收这些定位信号，并解算出相对于定位基站的空间三维坐标系的位置。

在虚拟现实领域，用户会使用头戴式显示装置玩游戏，对于一些6自由度(方向+位移)的游戏，普通的3自由度(方向)头戴式显示装置无法直接使用，需要和定位设备配合使用。而现有的定位设备包括但不限于手柄和安装在头戴式显示装置上的定位器。

用户进行交互时，一般是以基站为基准建立坐标系，但是动作捕捉设备连接到Steam平台或者其他VR平台时，可能出现虚拟场景中的位置高度与基站的位置高度有偏差，造成虚拟世界与现实世界的偏差。除此之外，由于每个人的身高不同，不同身高的用户在使用时，如果虚拟对象的身高定位是一样的，则会影响用户的使用体验，沉浸感差。

为了解决上述问题，在申请号为201710666639.7的中国专利申请中公开了一种空间定位方法。该空间定位方法包括如下步骤：接收控制信号；获取定位器相对于定位基站的第一高度；获取所述定位器位于用户头部位置时相对于所述定位基站的第二高度；计算所述第二高度与所述第一高度的差值；输出所述差值到处理终端。通过上述空间定位方法，得到了与用户实际身高基本一致的高度差，解决了虚拟场景中虚拟对象与用户实际视角不一致的问题，矫正了虚拟世界与现实世界的偏差，提升了用户体验。

但是，上述空间定位方法一般使用在用户游戏开始前，而且定位器需要测量两次自身相对于定位基站的高度。如果用户进入游戏后发现定位不准确，需要摘下定位器来标定高度，处理过程比较繁琐，会在一定程度上影响用户的使用体验。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种空间定位方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种空间定位系统。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种空间定位方法，包括如下步骤：

接收控制信号；

获取定位设备相对于基站的第一高度；

获取定位设备相对于基站的第二高度；

获取所述第二高度和所述第一高度的差值。

其中较优地，所述定位设备包括安装在头显上的定位器和手持设备。

其中较优地，第一高度为所述定位设备中定位信息最低的设备相对于基站的高度。

其中较优地，所述获得定位设备相对于基站的第一高度，包括如下步骤：

分别获取定位器的定位信息和手持设备的定位信息；

对所述定位器的定位信息和所述手持设备的定位信息进行对比；

获取定位信息最低的设备的定位信息，得到定位设备相对于基站的第一高度。

其中较优地，第二高度为所述定位设备中定位器相对于基站的高度。

其中较优地，所述定位设备位于所述基站的定位范围内。

其中较优地，第一高度为所述定位设备中的手持设备放置于地面时，相对于定位基站的高度。

其中较优地，所述空间定位方法，还包括如下步骤：

将所述差值发送到处理终端，对应于虚拟场景中用户的身高。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种空间定位系统，包括处理器和存储器；所述存储器上存储有可用在所述处理器上运行的计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

接收控制信号；

获取定位设备相对于基站的第一高度；

获取定位设备相对于基站的第二高度；

获取所述第二高度和所述第一高度的差值。

其中较优地，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

分别获取定位器的定位信息和手持设备的定位信息；

对所述定位器的定位信息和所述手持设备的定位信息进行对比；

获取定位信息最低的设备的定位信息，得到定位设备相对于基站的第一高度。

本发明所提供的空间定位方法，针对用户游戏开始时或者游戏过程中发现定位器定位高度相对于地面不准确的情况而进行快速空间定位。当发现定位异常时，接收控制信号；获取定位设备相对于基站的第一高度；然后，获取定位设备相对于基站的第二高度；最后，获取该第二高度和第一高度的差值。该方法可以避免传统定位方法需要摘下定位器来进行高度标定的过程，降低了游戏过程中空间定位的复杂度。在保证用户体验度的基础上，提高了处理效率。

附图说明

图1为本发明所提供的空间定位方法的流程图；

图2为本发明所提供的空间定位系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

如图1所示，本发明所提供的空间定位方法，主要包括如下步骤：首先，接收控制信号；获取定位设备相对于基站的第一高度；然后，获取定位设备相对于基站的第二高度；最后，获取该第二高度和第一高度的差值。下面对这一过程做详细具体的说明。

S1，接收控制信号。

在本发明所提供的实施例中，控制信号为人为触发。触发的方式可以为按压或是感应触发定位器上的控制按键。当用户发现定位异常时，开启触发操作，接收控制信号。本发明所提供的空间定位方法，不仅可用于使用过程中定位异常时，重新进行高度标定；还可以用于游戏开始时的高度标定。

在本发明所提供的一个实施例中，接收控制信号之前，还可以包括如下步骤：

当发现定位异常或初始标定时，将任意一个手持设备放在地面上。

其中，手持设备可以为手柄、手套等，下面以手持设备为手柄为例进行详细说明。

在将手柄放在基站的定位范围内的地面上之前，需要先确定基站的定位范围。在本发明所提供的实施例中，基站的定位范围为用户活动区域，是以基站为顶点的区域。该活动区域的大小应该小于基站信号覆盖的范围，例如基站信号覆盖范围为5m*5m的正方形区域，该活动区域为边长为3m、圆心角为120度的锥形区域或边长为3m、圆心角为120度的扇形区域。

作为一种优选方式，由于用户带着头带显示器后，看不到周围环境，为了防止用户在移动过程中走出基站的定位信号覆盖范围，在进行游戏之前会事先确定一个活动区域的大小，该活动区域一般可以为一个以地位基站为顶点的锥形区域，该锥形区域就是定位基站信号所能覆盖到的区域。该活动区域也可以为一个以定位基站为顶点的扇形区域，该扇形区域就是定位基站所能覆盖到的区域。该区域可以为其它形状，只要是在定位基站信号所能覆盖到的范围内即可。在本发明所提供的实施例中，放置手柄的地面所属的基站的定位范围即为游戏开始前设定的用户活动区域。

在用户按下或触摸定位器上的控制按键后，会将用户活动区域发送到处理终端进行处理，处理终端将图形用户数据发送到头带显示器进行显示，该区域就会显示在虚拟世界中，提醒用户活动区域的大小。当用户在进入游戏后发现定位器定位高度相对于地面不准确时，可以根据头带显示器直接确定用户活动区域，即可以直接确定可以放置手柄的范围，将任意一个手柄放在基站的定位范围内的地面上。

S2，获取定位设备相对于基站的第一高度。

在通常的VR交互中，用户将基站放置于活动空间的任意位置，例如桌子、椅子等。基站可以确定预设空间坐标系。在本发明所提供的一个实施例中，以基站为长方体为例，预设空间坐标系原点设置为基站的重心。第一坐标轴(以X轴为例)为垂直于基站的侧面板，第二坐标轴(以Y轴为例)为垂直于基站的前面板，且指向前面板前测的方向为第二坐标轴的正方向，第一坐标轴正方向和第二坐标轴正方向满足右手定则，第三坐标轴(以Z轴为例)垂直于第一坐标轴和第二坐标轴所确定的平面，且以竖直向上的方向为正方向。

基站发射定位信号之后，定位设备可以根据接收的信号采用相应的算法计算空间内任意一点在预设空间坐标系中的坐标。其中，定位设备包括安装在头显上的定位器和手持设备。定位设备位于基站的定位范围内。

用户需要在头上佩戴一个头戴式显示器(头显)并在手中握有手柄，头戴式显示器以内置或者外设的方式安装有定位器。其中，头戴式显示器和定位器相连接，定位器用于接收基站发送的信号，并计算头部的空间位置，然后将计算结果发送到处理终端，例如电脑、pad等。

手柄用于接收基站发送的信号并计算手柄所在的空间位置，然后将结果发送到定位器，再由定位器发送到处理终端。计算结果经处理终端处理之后发送到头戴式显示器中，用户即可获得交互的虚拟视觉视图。

头戴式显示器可以是一体式或者是移动式的，如果是一体式，则定位器将计算结果传递给处理终端处理之后直接返回到头戴式显示器中，用户即可获得虚拟的视觉图像。如果是移动式，则定位器将计算结果传递给处理终端处理之后返回到头戴式显示器的手机中，用户即可获得虚拟的视觉图像。

接收控制信号之后，获取定位设备相对于基站的第一高度，具体包括如下步骤：

分别获取定位器的定位信息和手持设备的定位信息；

对定位器的定位信息和手持设备的定位信息进行对比；

获取定位信息最低的设备的定位信息，得到定位设备相对于基站的第一高度。

其中，第一高度为定位设备中的手持设备放置于地面时，相对于定位基站的高度，即第一高度为定位设备中定位信息最低的设备相对于基站的高度。具体的，用户在使用过程中或进入游戏后发现定位异常时，将一个手持设备(以手柄为例继续说明)放在基站的定位范围内的地面上，分别获取定位器的定位信息和两只手柄的定位信息，并进行对比，根据定位信息最低的设备的坐标即可获取基站相对于地面的高度。由于手柄是放置于地面，而定位器是安装在头显上，头显戴在用户的头部，通常情况下，手柄的定位信息都会比定位器的定位信息低。

以上述建议的预设空间坐标系为例，假设定位信息最低的设备的坐标为(x₀，y₀，-1)，以m为单位。则根据定位信息最低的设备的高度坐标获取基站相对于地面的高度为1m。

因为定位器可以接收到两只手柄的定位信息，所以在按下或触摸定位器上的控制按键后，定位器比对两只手柄和定位器的高度，最低的那个设备的坐标就是基站相对于地面的高度坐标，这样就得到了基站高度，避免了摘下定位器来标定高度，降低了游戏过程中空间定位的复杂度，在保证用户体验度的基础上，提高了处理效率。

S3，获取定位设备相对于基站的第二高度。

在本发明所提供的实施例中，定位器安装在头显上，头显在使用过程中佩戴在用户头上，第二高度为定位设备中定位器相对于基站的高度。

S4，获取第二高度和第一高度的差值。

第一定位高度是手持设备放置在地面上时相对于基站的高度；第二高度是头显戴在用户头上时，安装在头显上的定位器相对于基站的高度；获取第二高度和第一高度的差值，表示的是一个绝对差值，即虚拟场景中用户的身高。在本发明所提供的实施例中，获取第二高度和第一高度的差值之后，还包括如下步骤：

S5，将获取的第二高度和第一高度的差值发送到处理终端，对应于虚拟场景中用户的身高。

将获取的第二高度和第一高度的差值发送到处理终端，通过计算安装了定位器的头戴式显示器佩戴在用户头上的高度减去手持设备放置在地面上相对于基站的高度，得到了与用户实际身高基本一致的高度差，解决了虚拟场景中虚拟对象与用户实际视角不一致的问题，矫正了虚拟世界与现实世界的偏差，提升了用户体验。

综上所述，本发明所提供的空间定位方法，接收控制信号；获取定位设备相对于基站的第一高度；然后，获取定位设备相对于基站的第二高度；最后，获取该第二高度和第一高度的差值。当用户发现定位器定位高度相对于地面不准确时，需要重新标定高度。如果采用现有的方法，需要定位器测量两次自身相对于基站的高度，而且需要摘下定位器来标定高度，处理过程比较繁琐，会在一定程度上影响用户的使用体验。利用本发明提供的空间定位方法，可以避免摘下定位器来标定高度，从而降低了游戏过程中空间定位的复杂度，在保证用户体验度的基础上，提高了处理效率。

本发明还提供了一种空间定位系统。如图2所示，该系统包括处理器22以及存储有处理器22可执行指令的存储器21；

其中，处理器22可以是通用处理器，例如中央处理器(CPU)，还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

其中，存储器21，用于存储程序代码，并将该程序代码传输给CPU。存储器21可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)；存储器21也可以包括非易失性存储器，例如只读存储器、快闪存储器、硬盘或固态硬盘；存储器21还可以包括上述种类的存储器的组合。

具体地说，本发明实施例所提供的一种空间定位系统，包括处理器22和存储器21；存储器21上存储有可用在处理器22上运行的计算机程序，当计算机程序被处理器22执行时实现如下步骤：

接收控制信号；

获取定位设备相对于基站的第一高度；

获取定位设备相对于基站的第二高度；

获取该第二高度和第一高度的差值。

其中，接收控制信号之前，计算机程序被处理器22执行时还实现如下步骤；

当发现定位异常时，将任意一个手持设备放在地面上。其中，当计算机程序被处理器22执行时实现如下步骤；

定位设备包括安装在头显上的定位器和手持设备。

其中，当计算机程序被处理器22执行时实现如下步骤；

第一高度为定位设备中定位信息最低的设备相对于基站的高度。

其中，当获得定位设备相对于基站的第一高度时，计算机程序被处理器22执行实现如下步骤；

分别获取定位器的定位信息和手持设备的定位信息；

对所述定位器的定位信息和所述手持设备的定位信息进行对比；

获取定位信息最低的设备的定位信息，得到定位设备相对于基站的第一高度。

其中，当计算机程序被处理器22执行时实现如下步骤；

第二高度为定位设备中定位器相对于基站的高度。

其中，当计算机程序被处理器22执行时实现如下步骤；

定位设备位于基站的定位范围内。

其中，当计算机程序被处理器22执行时实现如下步骤；

第一高度为定位设备中的手持设备放置于地面时，相对于定位基站的高度。

其中，当计算机程序被处理器22执行时还实现如下步骤；

将获取的第二高度和第一高度的差值差值发送到处理终端，对应于虚拟场景中用户的身高。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质。这里的计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序。其中，计算机可读存储介质可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如只读存储器、快闪存储器、硬盘或固态硬盘；存储器还可以包括上述种类的存储器的组合。当计算机可读存储介质中所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述的用于实现上述方法实施例中空间定位方法的部分步骤或者全部步骤。

上面对本发明所提供的空间定位方法及系统进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (10)

1.一种空间定位方法，其特征在于包括如下步骤：

接收控制信号；

获取定位设备相对于基站的第一高度；

获取定位设备相对于基站的第二高度；

获取所述第二高度和所述第一高度的差值。

2.如权利要求1所述的空间定位方法，其特征在于：

所述定位设备包括安装在头显上的定位器和手持设备。

3.如权利要求2所述的空间定位方法，其特征在于：

第一高度为所述定位设备中定位信息最低的设备相对于基站的高度。

4.如权利要求2所述的空间定位方法，其特征在于：

所述获得定位设备相对于基站的第一高度，包括如下步骤：

分别获取定位器的定位信息和手持设备的定位信息；

对所述定位器的定位信息和所述手持设备的定位信息进行对比；

获取定位信息最低的设备的定位信息，得到定位设备相对于基站的第一高度。

5.如权利要求2所述的空间定位方法，其特征在于：

所述第二高度为所述定位设备中定位器相对于基站的高度。

6.如权利要求1所述的空间定位方法，其特征在于：

所述定位设备位于所述基站的定位范围内。

7.如权利要求2所述的空间定位方法，其特征在于：

所述第一高度为所述定位设备中的手持设备放置于地面时，相对于定位基站的高度。

8.如权利要求1所述的空间定位方法，其特征在于还包括：

将所述差值发送到处理终端，对应于虚拟场景中用户的身高。

9.一种空间定位系统，用于实现权利要求1～8所述的空间定位方法，其特征在于包括处理器和存储器；所述存储器上存储有可用在所述处理器上运行的计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

接收控制信号；

获取定位设备相对于基站的第一高度；

获取定位设备相对于基站的第二高度；

获取所述第二高度和所述第一高度的差值。

10.如权利要求9所述的空间定位系统，其特征在于：

所述计算机程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

分别获取定位器的定位信息和手持设备的定位信息；

对所述定位器的定位信息和所述手持设备的定位信息进行对比；

获取定位信息最低的设备的定位信息，得到定位设备相对于基站的第一高度。