CN110209270B

CN110209270B - 一种数据手套、数据手套系统、校正方法及存储介质

Info

Publication number: CN110209270B
Application number: CN201910399322.0A
Authority: CN
Inventors: 李子琪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2039-05-14
Also published as: CN110209270A

Abstract

本申请披露了一种数据手套校正方法，包括：获取多个导电触点的电位数据；基于所述多个导电触点的电位数据确定所述数据手套的当前特征手势；基于所述数据手套的当前特征手势，确定多个IMU中至少一个IMU的推定姿态数据；基于所述至少一个IMU的推定姿态数据，确定所述至少一个IMU的姿态校正数据。

Description

一种数据手套、数据手套系统、校正方法及存储介质

技术领域

本发明涉及一种智能可穿戴设备。具体的，涉及一种数据手套、数据手套系统、校正方法及存储介质。

背景技术

数据手套的目的是将人手的姿态准确实时地传递给虚拟环境。有些数据手套能够把与虚拟物体交互的信息反馈给操作者。数据手套使操作者以更加直接、自然、有效的方式与虚拟世界进行交互，大大增强互动性和沉浸感。

基于数据手套捕捉人手姿态时主要使用的传感器类型(技术原理)，包括且不限于机械外骨骼传感器式、光纤传感器式，弯曲传感器式，惯性传感器(一般为包括加3轴速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计的九轴IMU)式等。

通常外骨骼传感器式手套体积庞大，捕获自由度不高；光纤传感器式手套成本高昂；弯曲传感器式手套成本较高，传感器一致性较差，精度不高，捕获自由度少，无法满足较高端场合的使用。

传统基于惯性原理的数据手套均采用了九轴IMU传感器(包括3轴加速度计，3轴陀螺仪，3轴磁力计)，有高自由度，高灵敏度，成本相对较低等诸多优点，但其必须使用地磁场进行偏航角的测量。地磁场在自然环境中极弱，易受到其他铁磁物质(例如各种铁磁质的器件，电器，家具等)以及各种电磁原理电器(例如扬声器，电机等)严重影响，至无法正常使用。同理，难与振动电机(电磁原理器件)等能够提供良好物理反馈能力的组件共用。

六轴IMU传感器成本远低于九轴IMU传感器，但通常情况下，因为其缺少与重力垂直方向的场或其他信息进行参考修正，导致测算的偏航角漂移，无法取得良好的位姿追踪效果。

传统数据手套自身无法获得绝对位置的空间定位，仅能够得到五指相对于手掌以及手掌自身旋转的姿态信息。

这些问题严重制约了人手在虚拟空间的灵活性与精准度，使用体验不佳。

另外，对于手部动作捕捉，使用者对关键手势准确度的感知远强于非关键手势。例如，使用者食指指尖与大拇指指尖真实距离是5厘米时，动作捕捉系统给出的相应结果有1厘米的测量误差，使用者对误差感知并不明显；与之相对应的，当食指指尖与大拇指指尖真实接近捏合状态时，0.5厘米的测量误差也会对使用者造成困扰，降低体验。因此，提高关键手势的测量精度有助于提高用户体验。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本申请提出了一种数据手套、数据手套系统、校正方法及存储介质。

本申请的一个方面涉及一种数据手套校正方法，包括：获取多个导电触点的电位数据；基于所述多个导电触点的电位数据确定所述数据手套的当前特征手势；基于所述数据手套的当前特征手势，确定多个IMU中至少一个IMU的推定姿态数据；基于所述至少一个IMU的推定姿态数据，校正所述至少一个IMU的姿态数据。

在一些实施例中，所述多个导电触点包括位于手掌的导电触点和位于至少一根手指的导电触点，其特征在于：所述位于手掌的导电触点用于与所述位于至少一根手指的导电触点建立导通连接；所述位于至少一根手指的导电触点用于与所述位于手掌的导电触点建立导通连接，和/或用于实现位于至少另外一根手指的导电触点间的导通连接。

在一些实施例中，所述多个IMU位于手腕、手掌、手背中心附近、手指指节中的至少一处。

在一些实施例中，所述基于所述多个导电触点的电位数据确定所述数据手套的当前特征手势，包括：基于所述多个导电触点的电位数据，确定至少两个相互接触的导电触点；基于所述至少两个相互接触的导电触点，确定所述数据手套的当前特征手势。

在一些实施例中，所述基于所述多个IMU的推定姿态数据，校正所述多个IMU中至少一个IMU的姿态数据，包括：获取所述至少一个IMU的姿态数据、所述至少一个IMU中每个IMU的姿态数据权重、所述至少一个IMU中每个IMU的推定姿态数据权重；针对所述至少一个IMU中的每个IMU，基于该IMU的姿态数据、姿态数据权重、推定姿态数据和推定姿态数据权重，确定该IMU的姿态校正数据。

本申请的第二方面涉及一种数据手套，包括：多个IMU、多个导电触点和控制器；所述控制器用于识别所述数据手套的当前特征手势，所述当前特征手势通过所述多个导电触点中至少两个导电触点的导通连接实现；所述控制器还用于基于所述当前特征手势，校正所述多个IMU中至少一个IMU的姿态数据。

在一些实施例中，所述多个导电触点包括位于手掌的导电触点和位于至少一根手指的导电触点，所述位于手掌的导电触点用于与所述位于至少一根手指的导电触点建立导通连接；所述位于至少一根手指的导电触点用于与所述位于手掌的导电触点建立导通连接，和/或用于实现位于至少另外一根手指的导电触点间的导通连接。

在一些实施例中，所述控制器还用于基于所述当前特征手势，校正所述多个IMU，包括：所述控制器基于所述数据手套的当前特征手势，确定多个IMU中至少一个IMU的推定姿态数据；所述控制器获取所述至少一个IMU的姿态数据、所述至少一个IMU中每个IMU的姿态数据权重、所述至少一个IMU中每个IMU的推定姿态数据权重；针对所述至少一个IMU中的每个IMU，所述控制器基于该IMU的姿态数据、姿态数据权重、推定姿态数据和推定姿态数据权重，确定该IMU的校正姿态数据。

本申请的第三方面涉及一种数据手套系统，包括：至少一只数据手套、至少一个定位装置、与所述至少一只数据手套对应的至少一个定位信标和头戴显示器。所述至少一个定位信标位于所述至少一只数据手套上，所述至少一个定位装置用于确定所述至少一个定位信标和头戴显示器的相对位置和/或相对姿态。

本申请的第四方面涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被计算装置执行时，可用来实现所述数据手套校正方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构和操作。

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。

图1是根据本申请的一些实施例所示的一种数据手套校正方法示意图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的一种特征手势确定方法示意图；

图3是根据本申请的一些实施例所示的姿态校正数据确定方法示意图；

图4是根据本申请的一些实施例所示的一种数据手套示意图；

图5是根据本申请的一些实施例所示的多种特征手势示意图；

图6是根据本申请的一些实施例所示的一种数据手套系统示意图；以及

图7是根据本申请的一些实施例所示的另一种数据手套系统示意图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，通过示例阐述了本申请的许多具体细节，以便提供对相关披露的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来讲，本申请显而易见的可以在没有这些细节的情况下实施。应当理解的是，本申请中使用“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”术语，是用于区分在顺序排列中不同级别的不同部件、元件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达式可以实现相同的目的，这些术语可以被其他表达式替换。

应当理解的是，当设备、单元或模块被称为“在……上”、“连接到”或“耦合到”另一设备、单元或模块时，其可以直接在另一设备、单元或模块上，连接或耦合到或与其他设备、单元或模块通信，或者可以存在中间设备、单元或模块，除非上下文明确提示例外情形。例如，本申请所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任何一个和所有组合。

本申请所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本申请范围。如本申请说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，而该类表述并不构成一个排它性的罗列，其他特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件也可以包含在内。

参看下面的说明以及附图，本申请的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本申请的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。

本申请中使用了多种结构图用来说明根据本申请的实施例的各种变形。应当理解的是，前面或下面的结构并不是用来限定本申请。本申请的保护范围以权利要求为准。

本申请中的六轴IMU是指包含3轴加速度计和3轴陀螺仪的IMU器件，或3轴IMU与3轴陀螺仪固定于同一刚体结构上，可以组成六轴IMU功能的器件及结构组合；本申请中的九轴IMU是指所述六轴IMU与3轴磁力计的组合IMU器件，或所述六轴IMU与3轴磁力计固定于同一刚体结构上，可以组成九轴IMU功能的器件及结构组合。

IMU通过所述数据手套及所述数据手套上相应的结构固定于需被追踪目标，即使用者相应的手指指节或手掌或手腕上。此时通过IMU原始数据融合计算得到的该IMU的姿态与人手被追踪的目标部位姿态有着数学上的映射关系，IMU姿态可以代表人手被追踪的目标部位姿态，本申请不对二者进行单独区分，二者在本申请中可以相互转化并包含等价的信息。即本申请中IMU的姿态、电信号触点系统对应的推定姿态，以及其他人手部分动作捕捉有关的“姿态”，经过映射转化后都等同于所对应的人手被追踪的目标部位的姿态。也即本申请中对IMU姿态数据的校准，等价于对该IMU所对应的人手被追踪的目标部位姿态数据的校准。

以下优选实施例是基于六轴IMU的数据手套及校正方法。值得说明的是，优选实施例中的描述并不用于限定本申请的保护范围，本申请的保护范围以权利要求为准。例如，本申请中所述的数据手套校正方式适用于任意的IMU。

图1是根据本申请的一些实施例所示的一种数据手套校正方法示意图。所述数据手套包括多个六轴IMU、多个导电触点和控制器。在一些实施例中，所述数据手套校正方法由所述控制器执行。

在102中，获取多个导电触点的电位数据。在一些实施例中，所述多个导电触点包括位于手掌的导电触点和位于至少一根手指的导电触点。所述位于手掌的导电触点用于与所述位于至少一根手指的导电触点建立导通连接。所述位于至少一根手指的导电触点用于与所述位于手掌的导电触点建立导通连接，和/或用于实现位于至少另外一根手指的导电触点间的导通连接。例如，拇指与食指、中指、无名指和小指中的任意一根或两根相接触而建立导通连接。又例如，五根手指中的任意两根与位于手掌的导电触点相接触而建立导通连接。

在一些实施例中，所述导电触点可以采用任意可实现导通连接关系的形式。例如，包括但不限于导电橡胶、导电硅胶、导电胶、导电纤维、导电纤维编制的织物结构、金属膜、金属片等中的一种或多种的组合。

在104中，基于所述多个导电触点的电位数据确定所述数据手套的当前特征手势。在一些实施例中，可以通过不同的导通连接状态，实现多种不同的手势。例如，设定高电位为无导通连接状态，当食指、中指、无名指和小指的导电触点与位于手掌的导电触点的均为低电位时，可以认为这四根手指呈四指握拳状态；进一步地，当拇指的电位也为低电位时，可以认为五根手指呈五指握拳状态。

在一些实施例中，还可以基于人手自身的约束条件进行手势识别过程中的进一步限定。例如，当无名指外四指均弯曲时，无名指无法独立处于竖直状态等。以及手指及手掌本身不可能出现空间位置相互重合的状态。人手的自身约束条件是约束并校准姿态追踪系统的重要依据，修正不符合人手构造的位置姿态信息，可从系统层次对整个数据手套进行修正校准。

在106中，基于所述数据手套的当前特征手势，确定多个六轴IMU中至少一个六轴IMU的推定姿态数据。在一些实施例中，当所述数据手套的手势满足一个或多个预设的特征手势时，可以确定至少一个六轴IMU的推定姿态数据。例如，当所述手势为五指握拳状态时，所述五根手指上的多个六轴IMU与根节点(通常可选取手掌作为根节点，也可以选取任何其他合适位置，例如手腕作为根节点)处的六轴IMU的相对姿态(即所述五指与手掌的相对姿态)是几乎确定的。又例如，当所述手势为四指握拳状态时，所述四根手指上的多个六轴IMU与根节点处的六轴IMU的相对姿态(即所述四指与手掌的相对姿态)是几乎确定的。从而可以确定上述五根手指上的多个六轴IMU或四根手指上的多个六轴IMU的推定姿态数据。

在108中，基于所述至少一个六轴IMU的推定姿态数据，确定所述至少一个六轴IMU的姿态校正数据。所述至少一个六轴IMU的姿态数据为其工作过程中计算所得的空间姿态数据。在一些实施例中，所述数据手套上的多个六轴IMU在工作过程中计算所得的姿态数据，尤其是偏航角数据会产生漂移。因此，需要对姿态，特别是偏航角进行校正。所述校正可以是采用任意形式。例如，基于预设权重确定姿态校正数据。又例如，直接将所述至少一个六轴IMU的推定姿态数据替换所述至少一个六轴IMU的姿态数据。

在一些实例中，在使用特征手势对IMU的姿态数据进行校正时，考虑人手自身的约束条件的限制的同时，可以仅对各六轴IMU姿态数据中的偏航角，即以IMU平行于重力方向的轴作为旋转轴，对该旋转轴上对应的旋转数据进行校准。

在一些实施例中，所述至少一个六轴IMU可以是所述数据手套上的多个六轴IMU中的部分六轴IMU，这是因为，特征手势对应的动作并不需要所有的导电触点同时参与。例如，当所述当前手势为四指握拳时，拇指上的导电触点并不与其他导电触点接触，此时仅能确定除拇指上的一个或多个六轴IMU外的其他六轴IMU的推定姿态数据。

在一些实施例中，所述至少一个六轴IMU可以是所述多个六轴IMU中的所有六轴IMU。例如，基于当前特征手势，确定数据手套上所有六轴IMU的推定姿态数据，并基于所有六轴IMU的推定姿态数据，校正所有六轴IMU的姿态数据。当某些六轴IMU的推定姿态数据的可靠性较低时，可以为其赋值较小的权重(参见图3中步骤302的描述)。

图2是根据本申请的一些实施例所示的一种特征手势确定方法示意图。如图1中所述，所述特征手势或基于所述多个导电触点的电位数据确定。

在202中，基于所述多个导电触点的电位数据，确定至少两个相互接触的导电触点。在一些实施例中，所述预设电位可以是高电位或低电位，或者任意设定的电位值。在一些实施例中，所述基于多个导电触点的电位数据确定至少两个相互接触的导电触点的方式可以是任意的。例如，采用预设电位和轮询的方式。具体地，假设存在导电触点1-4，预设电位为高电位，则步骤一确定导电触点1与导电触点2-4各自的接触状态，配置导电触点1为高电位输出，导电触点2-4为弱下拉电位输入，读取导电触点2-4的电位，若导电触点2-4中的某一个或多个也为高电位时，可以确定导电触点1与所述某一个或多个导电触点接触；相似地，步骤二确定导电触点2与导电触点1、导电触点3和导电触点4的接触状态；步骤三确定导电触点3与导电触点1、导电触点2和导电触点4的接触状态；步骤四确定导电触点4与导电触点1、导电触点2和导电触点3的接触状态。进一步地，步骤二可以不用确定导电触点2与导电触点1的接触状态，此时可配置导电触点1为高阻态或弱下拉输入，相似地，在第三轮可以不用确定导电触点3与导电触点1，导电触点3与导电触点2的接触状态，可以不进行步骤四轮询。由于电位的极性不会影响导通状态的检测，因此，在轮询过程中可以采用不同的电位。例如，在第一轮中，采用高电位作为预设电位，在第二轮中采用低电位作为预设电位。进一步地，可以采用不同的高电位值或低电位值。

在204中，基于所述至少两个相互接触的导电触点，确定所述数据手套的当前特征手势。在一些实施例中，当数据手套上的多个导电触点相接触时，可以确定所述数据手套的特征手势，并基于确定的手势推断出所述多个IMU中至少一个IMU的推定姿态数据。所述特征手势可以是若干子特征手势的任意组合，例如，子特征手势1：大拇指指尖与食指指尖接触。子特征手势2：无名指与小拇指接触。子特征手势1与2可分别独立存在或组合存在。

图3是根据本申请的一些实施例所示的姿态校正数据确定方法示意图。具体的，图3采用预设权重对至少一个六轴IMU的姿态数据进行校正。

在302中，获取所述至少一个六轴IMU的姿态数据、姿态数据权重、推定姿态数据权重。

在一些实施例中，所述获取的至少一个六轴IMU的姿态数据权重和推定姿态数据权重与所述数据手套的当前特征手势和/或相对应的手指关节姿态与重力方向的夹角中的至少一个有关。例如，当所述特征手势为五指握拳时，大拇指上的某个六轴IMU的推定数据权重为0.8，姿态数据权重为0.2；而当所述特征手势为四指握拳时，大拇指的六轴IMU的推定姿态数据的权重为0，姿态数据权重为1。又例如，当手掌法向平行于重力方向时，食指远指骨处的六轴IMU，相对于其父节点中指骨处的六轴IMU，在偏航角轴向上几乎没有独立自由度，因此食指远指骨处的六轴IMU推定姿态数据权重为0，姿态数据权重为1；与之对应的，当手掌法向垂直于重力方向时，食指远指骨处的六轴IMU，相对于其父节点中指骨处的六轴IMU，在偏航角轴向上在人手自身约束条件下有着几乎完整的自由度，推定姿态数据自权重为0.8，姿态数据权重为0.2。

在304中，针对所述至少一个六轴IMU中的每个六轴IMU，基于该六轴IMU的姿态数据、姿态数据权重、推定姿态数据和推定姿态数据权重，确定该六轴IMU的姿态校正数据。具体地，该六轴IMU的姿态校正数据为该六轴IMU的姿态数据和推定姿态数据的加权和∑_i(A_ix_i+B_iy_i)。其中，i为六轴IMU的序号，x_i为第i个六轴IMU的姿态数据，A_i为第i个六轴IMU的姿态数据权重，y_i为第i个六轴IMU的推定姿态数据，B_i为第i个六轴IMU的推定姿态数据权重。进一步地，将所述姿态数据替换为姿态校正数据。

值得说明的是，上述描述仅为本申请的一种实施方式，并不用于限定本申请的实现方式，本申请的保护范围以权利要求为准。例如，所述姿态校正数据可以是上述加权和与姿态数据的差值。又例如，本申请中所述的数据手套校正方法也可以用于校正九轴IMU。具体地，将前文所述方法中的六轴IMU全部或部分地替换为九轴IMU。这是因为，九轴IMU在使用过程中由于数据手套的穿戴造成IMU在人手上实际固定位置姿态与理论位置姿态存在差异、某些指节上可能未放置IMU进而无法直接获取对应指节的姿态、算法自身的局限性、传感器自身精度及误差、磁场干扰等各种因素，所得的姿态数据与目的捕捉的人手对应部分(例如某个指节)的真实姿态存在差异。因此，可以采用本申请中所述的数据手套校正方法。

前文所述的数据手套校正方法可以由数据手套上的控制器执行，或者由远程处理器(如图6中的计算机，或者其他处理终端/服务器)执行。

本申请还设计了一种数据手套，包括：多个六轴IMU、多个导电触点和控制器。

所述控制器用于读取多个六轴IMU的原始加速度计和陀螺仪数据；所述控制器还用于使用所述的多个六轴IMU的原始加速度计和陀螺仪数据来计算多个六轴IMU的姿态数据。

所述控制器用于识别所述数据手套的当前特征手势，所述当前特征手势通过所述多个导电触点中至少两个触点的导通连接实现；所述控制器还用于基于所述当前特征手势，校正所述多个六轴IMU中至少一个六轴IMU的姿态数据。所述多个导电触点包括位于手掌的导电触点和位于至少一根手指的导电触点。所述位于手掌的导电触点用于与所述位于至少一根手指的导电触点建立导通连接。所述位于至少一根手指的导电触点用于与所述位于手掌的导电触点建立导通连接，和/或用于实现位于至少另外一根手指的导电触点间的导通连接。所述多个六轴IMU位于手腕、手掌、手背中心附近、手指指节中的至少一处。

在一些实施例中，所述至少一个六轴IMU的姿态数据是指，所述至少一个六轴IMU中的每个六轴IMU对应的人手关节相对于其父节点六轴IMU或根节点六轴IMU的姿态。所述控制器还用于基于所述当前特征手势，校正所述多个六轴IMU中至少一个六轴IMU的姿态数据，包括：所述控制器基于所述数据手套的当前特征手势，确定多个六轴IMU中至少一个六轴IMU的推定姿态数据；所述控制器获取所述至少一个六轴IMU的姿态数据、所述至少一个六轴IMU中每个六轴IMU的姿态数据权重、所述至少一个六轴IMU中每个六轴IMU的推定姿态数据权重；针对所述至少一个六轴IMU中的每个六轴IMU，所述控制器基于该六轴IMU的姿态数据、姿态数据权重、推定姿态数据和推定姿态数据权重，确定该六轴IMU的姿态校正数据。

在一些实施例中，本申请中所述的数据手套也可以采用九轴IMU。具体地，将前文所述数据手套中的六轴IMU全部或部分地替换为九轴IMU。这是因为，九轴IMU在使用过程中由于数据手套的穿戴造成IMU在人手上实际固定位置姿态与理论位置姿态存在差异、某些指节上可能未放置IMU进而无法直接获取对应指节的姿态、算法自身的局限性、传感器自身精度及误差、磁场干扰等各种因素，所得的姿态数据与目的捕捉的人手对应部分(例如某个指节)的真实姿态存在差异。因此，控制器可以采用前文所述的数据手套校正方法校正九轴IMU的误差。

图4是根据本申请的一些实施例所示的一种数据手套示意图。如图4所示，所述数据手套为对应右手的配置，分为手心面和手背面。多个导电触点包括位于五根手指指尖的导电触点401-405、位于掌心附近的导电触点406、位于导电触点406上方且位于无名指和小指下方的导电触点407、位于导电触点406下方左侧的弧形导电触点408、位于导电触点406下方右侧的弧形导电触点409和位于中指第二指节背面的导电触点410。

所述多个导电触点还包括分别位于食指、无名指和小指的第二指节附近(可能部分延伸或全部位于至第三指节和/或第一指节)的导电触点411-413。导电触点411-413部分地延伸至指侧或手背面。由于手指的长短不一致，当五指并拢时，导电触点401、411-413互不接触；或除拇指外的四指并拢时，导电触点412和413不接触。更进一步地，当五指并拢时，或四指并拢(且拇指不与其他导电触点接触)时，所述多个导电触点401-413互不接触。

通过分析所述多个导电触点的电位，可以确定所述数据手套的特征手势。例如，当导电触点401-406和导电触点410的电位均为预设电位时，可以认为当前特征手势为五指握拳状态。进一步地，通过分析拇指上的导电触点具体与哪个导电触点接触，可以区分不同的五指握拳状态。如图4所示，五指握拳时，拇指可以与食指指侧的导电触点接触，或与中指指背的导电触点接触。

多个六轴IMU位于手背上的多个位置。如图4所示，多个六轴IMU位于手背中心附近、手指关节背侧等位置。以及手腕处的定位信标也可能包含IMU。

数据手套的手心面、手背处、手腕处还包括多个用于产生物理反馈的触觉反馈装置(图中同心圆形)。所述多个触觉反馈装置用于在触摸虚拟物体时生成物理反馈信号。所述触觉反馈装置可以是振动电机、压电致动器、微型可控气囊及其他机械装置等中的一种或多种的组合。

数据手套的手背中心附近设置有控制单元。所述控制单元可用于读取IMU原始数据，获取导电触点的接触状态信息，实现前述姿态数据计算以及校正方法。所述控制单元还可用于控制所述数据手套的触觉反馈装置产生相应的触觉反馈。在一些实施例中，所述控制单元可以包括任意多个MCU，ASIC，FPGA等或它们的任意组合形式，作为数据获取装置和/或处理器。

值得说明的是，图4中还包括了定位信标，在一些实施例中，所述定位信标可以集成到所述数据手套上，或者作为独立于数据手套的装置或可更换的模块(见图6-7中所示的数据手套系统，包括数据手套、定位信标等)。

图5是根据本申请的一些实施例所示的多种特征手势示意图。如图5所示，所述特征手势包括：拇指指尖与其余四指指尖接触(表示数字七的手势)、拇指指尖与位于手掌的导电触点接触及食指中指无名指指尖相互接触及小拇指指尖与无名指指侧信号触点接触、食指中指并拢(二者的指尖接触)及无名指小拇指与位于手掌的导电触点接触、五指握拳(其中大拇指指尖与中指中间指节背面导电触点接触)、拇指指尖和中指指尖接触。

值得说明的是，图5仅是多种特征手势的举例，并不作为限定本申请的描述。实际上，可以基于具体的导电触点的分布确定不同的特征手势。

在一些实施例中，所述数据手套可以是VR/AR/MR眼镜或其他任何头戴式显示器的具体操作工具。本申请还设计了一种数据手套系统，包括：至少一只前文所述的数据手套、头戴显示器、至少一个定位装置、至少一个定位信标。所述至少一个定位信标与所述至少一只数据手套对应，每个数据手套上设置有一个定位信标。所述至少一个定位装置用于确定所述至少一只手套上的定位信标和头戴显示器的相对位置。在一些实施例中，所述至少一个定位装置可以采用外部定位基站的形式，也可以集成到头戴显示器内部(例如，头戴显示器上的摄像头(组)用于定位数据手套上的定位信标)。

图6是根据本申请的一些实施例所示的一种数据手套系统示意图。包括：两只前文所述的数据手套、两个外部定位基站、头戴显示器和定位信标。进一步地，图6中的数据手套系统还包括头戴显示器上的定位信标和计算机(也可以为远程服务器或云处理器等)。所述基站用于实现对两只数据手套上的定位信标和头戴显示器上的定位信标进行绝对空间位姿数据的获取；所述头戴显示器一般为PC式VR/AR/MR眼镜，用于显示VR/AR/MR的内容(场景)图像。在一些实施例中，前文所述的数据手套校正方法可以在数据手套中的控制器执行。在一些实施例中，前文所述的数据手套校正方法可以在远程实现。例如，控制器将采集的数据发送到远程计算机(如图6中所示)、背包电脑(未示出)、远程控制中心(未示出)、远程服务器(未示出)或云服务器(未示出)中的一个或多个，随后所述一个或多个执行所述数据手套校正方法，或者数据手套控制器与远程计算机(如图6中所示)、背包电脑、远程控制中心、远程服务器或云服务器中的至少一个共同完成数据处理的工作。数据手套的控制器中的MCU与远程计算机(如图6中所示)、背包电脑、远程控制中心、远程服务器或云服务器中的至少一个共同组成了整个数据手套系统的数据处理子系统。

在一些实施例中，数据手套与远程计算机(如图6中所示)、远程控制中心或远程服务器的数据传输可以通过任何的数据传输方式实现。例如但不限于，2.4G、蓝牙、NFC、Wi-Fi等无线方式，或者USB等有线通信方式。

在一些实施例中，所述数据手套系统还包括电源模块，所述电源模块可以为数据手套提供电力。所述接口可以是USB接口或其他任意电源接口。

在一些实施例中，数据手套系统中的头戴显示器可以是智能眼镜(例如，VR/AR/MR眼镜)，所述智能眼镜采用空间定位子系统(定位方式)实现与数据手套的相对位置定位。具体地，该子系统可以选择使用包括但不限于红外激光追踪系统(例如美国Valve公司SteamVR使用的lighthouse系统)、光学红外影像追踪系统、可见光追踪系统、基于超声波原理的追踪系统、基于磁场的追踪系统等中的一种或多种的组合。这些追踪系统可使用安置外部基站的方式，也可以将追踪系统的一部分(例如摄像头组、磁场追踪系统等)安置于VR/AR/MR头戴显示器上，以减少外部基站的使用。该子系统用于追踪定位信标在基准空间坐标系(通常以处于该系统的基站或头戴显示器的绝对位姿或相对位姿作为基准空间坐标系)下的6自由度信息，包括3自由度位置信息和3自由度姿态信息。定位信标可通过物理方式固定于目标(手背或手腕)处，并与数据手套的根节点(通常为手背或手腕)保持相对位置固定。

在一些实施例中，定位信标通常与VR/AR/MR眼镜中的空间定位子系统配套。定位信标可采用模块化设计，具有与其他电路模块连接的接口。依据智能眼镜所使用空间子定位系统的不同，定位信标可使用对应的信标，包括但不限于lighthouse信标模块、红外LED阵列信标模块、可见光LED阵列信标模块、红外MARK点阵列信标模块、超声波信标模块、磁力信标模块，以及多传感器组合而成的信标模块等中的一种或多种的组合。

如前文所述，所述定位装置可以集成到所述头戴显示器中。如图7所示，为根据本申请的一些实施例所示的另一种数据手套系统示意图。在图7中，可以仅通过头戴显示器确定两只数据手套上的定位信标位姿，并辅助本申请中所述的校正方法，即可实现数据手套各个关节部位的精确位姿获取。同样地，前文所述的数据手套校正方法可以在数据手套中的控制器执行，或者前文所述的数据手套校正方法可以在远程实现。例如，控制器将采集的数据发送到一体式或分体式头戴显示器对应的处理器(如图7中所示)、远程控制中心(未示出)、远程服务器(未示出)或云服务器(未示出)中执行，或者数据手套控制器与一体式或分体式头戴显示器对应的的处理器、远程控制中心、远程服务器或云服务器中的至少一个共同完成数据处理的工作。数据手套的控制器中的处理器与一体式或分体式头戴显示器对应的处理器、远程控制中心、远程服务器或云服务器中的至少一个共同组成了整个数据手套系统的数据处理子系统。

在一些实施例中，如前文所述的数据手套，当左右两只数据手套同时使用时，可能存在两只手套的导电触点互相接触产生干扰的问题，可对双手的进行分时扫描。例如，两只数据手套接收同步信号。通过设定两只数据手套接收的同步信号，可以实现在任意时间点仅有一只数据手套处于导电触点可用(即，可通过两个以上导电触点的接触实现特征手势识别)，另一只数据手套上的导电触点均处于高阻状态。通过这种限定，在任意一个时间点仅有一个数据手套可用，另一个处于禁用状态。但由于扫描频率很高，因此即使在一个较短的时间段内出现两只手套均使用的情况，两只手套的两个特征手势都是可以进行识别的。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，路程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施方式中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。

作为本申请的另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施方式中所述装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的数据手套校正方法。

与现有技术相比，本申请的有益效果表现如下：

一、采用基于导电触点系统获取的特征手势，可对人手的若干关键手势进行高可靠性的信息修正及补充，大幅提高数据手套关键手势的动作捕捉的准确度。

二、采用特征手势进行IMU姿态信息的校正，大幅提高了数据手套动作捕捉系统的精确度。

三、允许采用六轴IMU进行手部动作捕捉，降低了成本，同时减少了磁场的干扰，进而可以更方便得在数据手套上使用振动电机等基于电磁效应的效果好成本低的物理反馈装置。

以上内容描述了本申请和/或一些其他的示例。根据上述内容，本申请还可以做出不同的变形。本申请披露的主题能够以不同的形式和例子所实现，并且本申请可以被应用于大量的应用程序中。后文权利要求中所要求保护的所有应用、修饰以及改变都属于本申请的范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档、物件等，特将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims

1.一种数据手套校正方法，其特征在于，包括：

获取多个导电触点的电位数据；

基于所述多个导电触点的电位数据确定所述数据手套的当前特征手势，包括：基于所述多个导电触点的电位数据，确定至少两个相互接触的导电触点；

基于所述至少两个相互接触的导电触点，确定所述数据手套的当前特征手势；

基于所述数据手套的当前特征手势，确定多个IMU中至少一个IMU的推定姿态数据；

基于所述至少一个IMU的推定姿态数据，确定所述至少一个IMU的姿态校正数据，包括：获取所述至少一个IMU的姿态数据、所述至少一个IMU中每个IMU的姿态数据权重、所述至少一个IMU中每个IMU的推定姿态数据权重；

针对所述至少一个IMU中的每个IMU，基于该IMU的姿态数据、姿态数据权重、推定姿态数据和推定姿态数据权重，确定该IMU的姿态校正数据，所述IMU为惯性传导器件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个导电触点包括位于手掌的导电触点和位于至少一根手指的导电触点，其特征在于：

所述位于手掌的导电触点用于与所述位于至少一根手指的导电触点建立导通连接；

所述位于至少一根手指的导电触点用于与所述位于手掌的导电触点建立导通连接，和/或用于实现位于至少另外一根手指的导电触点间的导通连接。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个IMU位于手腕、手掌、手背中心附近、手指指节中的至少一处。

4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述多个IMU为多个六轴IMU，或多个九轴IMU，或六轴IMU和九轴IMU的组合。

5.一种数据手套，适用于如权利要求1所述的数据手套校正方法，其特征在于，包括：

多个IMU、多个导电触点和控制器；

所述控制器用于识别所述数据手套的当前特征手势，所述当前特征手势通过所述多个导电触点中至少两个导电触点的导通连接实现；

所述控制器还用于基于所述当前特征手势，校正所述多个IMU中至少一个IMU的姿态数据。

6.如权利要求5所述的数据手套，所述多个导电触点包括位于手掌的导电触点和位于至少一根手指的导电触点，其特征在于：

7.如权利要求6所述的数据手套，其特征在于，所述多个IMU位于手腕、手掌、手背中心附近、手指指节中的至少一处。

8.如权利要求5所述的数据手套，所述控制器还用于基于所述当前特征手势，校正所述多个IMU，包括：

所述控制器基于所述数据手套的当前特征手势，确定多个IMU中至少一个IMU的推定姿态数据；

所述控制器获取所述至少一个IMU的姿态数据、所述至少一个IMU中每个IMU的姿态数据权重、所述至少一个IMU中每个IMU的推定姿态数据权重；

针对所述至少一个IMU中的每个IMU，所述控制器基于该IMU的姿态数据、姿态数据权重、推定姿态数据和推定姿态数据权重，确定该IMU的姿态校正数据。

9.如权利要求5-8任一所述的数据手套，其特征在于，所述多个IMU为多个六轴IMU，或多个九轴IMU，或六轴IMU和九轴IMU的组合。

10.一种数据手套系统，其特征在于，包括：

至少一只如权利要求5-9任一所述的数据手套；

至少一个定位装置、与所述至少一只数据手套对应的至少一个定位信标和头戴显示器；

所述至少一个定位信标位于所述至少一只数据手套上，所述至少一个定位装置用于确定所述至少一个定位信标和头戴显示器的相对位置和/或相对姿态。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被计算装置执行时，可用来实现如权利要求1-3任一项所述的数据手套校正方法。