CN111459279A - 主动式补光设备、3dof手柄、vr设备及追踪系统 - Google Patents

主动式补光设备、3dof手柄、vr设备及追踪系统 Download PDF

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CN111459279A CN202010255543.3A CN202010255543A CN111459279A CN 111459279 A CN111459279 A CN 111459279A CN 202010255543 A CN202010255543 A CN 202010255543A CN 111459279 A CN111459279 A CN 111459279A
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王西颖
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Abstract

本申请提供了一种主动式补光设备、3DOF手柄、VR设备及追踪系统，所述主动式补光设备包括第一电源模块、发光单元、补光设备接口以及第一处理单元，所述发光单元用于主动发射光源，所述补光设备接口用于连接至虚拟现实设备或3DOF手柄，所述第一处理单元用于识别得到所述补光设备接口对应的第一连接信息以及控制所述发光单元发光。根据本申请的方案，通过主动式补光设备与3DOF手柄之间的配合，能够基于3DOF手柄实现6DOF追踪功能，且主动式补光设备作为一个独立设备，具有更好的便携性，且功耗低、易操作。

Description

主动式补光设备、3DOF手柄、VR设备及追踪系统
技术领域
本申请涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种用于虚拟现实追踪的技术方案。
背景技术
现有技术中，若要实现6DOF(six-degree-of-freedom，6个自由度)追踪功能，必须使用具有6DOF追踪功能的6DOF手柄，6DOF手柄主要采用视觉+IMU(Inertial MeasurementUnit，惯性测量单元)方案，6DOF手柄中需要配置主动或被动发光环状结构，摄像头拍摄发光环状闪烁图片并将图片传输给上位机处理，上位机接收到图片和IMU测量信息后，通过算法，即可获得手柄运动的6DOF信息。
发明内容
本申请的目的是提供一种用于虚拟现实(Virtual Reality，VR)追踪的主动式补光设备、3DOF(three-degree-of-freedom，3个自由度)手柄、VR设备及追踪系统。
根据本申请的一个实施例，提供一种主动式补光设备，其中，所述主动式补光设备包括第一电源模块、发光单元、补光设备接口以及第一处理单元，所述发光单元用于主动发射光源，所述补光设备接口用于连接至虚拟现实设备或3DOF手柄，所述第一处理单元用于识别得到所述补光设备接口对应的第一连接信息以及控制所述发光单元发光。
根据本申请的另一个实施例，还提供了一种3DOF手柄，其中，所述3DOF手柄包括第二电源模块、控制器模块、天线模块、时钟模块、惯性传感器模块、LED驱动芯片、第一补光接口、电机驱动、线性马达和输入模块；其中，所述控制器模块用于将通过惯性传感器模块实时测量得到的运动信息发送至虚拟现实设备，以及，若检测到所述第一补光接口连接至主动式补光设备，控制所述3DOF手柄进入6DOF追踪模式，否则，控制所述3DOF手柄进入3DOF追踪模式；其中，所述LED驱动芯片用于在6DOF追踪模式下驱动所述主动式补光设备发光。
根据本申请的另一个实施例，还提供了一种虚拟现实设备，其中，所述虚拟现实设备包括第三电源模块、第二补光接口、通信模块、第二处理单元；所述第二处理单元用于：
控制摄像模块对3DOF手柄进行拍摄，其中，所述3DOF手柄与主动式补光设备配合，以使所述摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄获得图像信息；
接收来自所述3DOF手柄的运动信息和来自摄像模块的所述图像信息；
根据所述运动信息和所述图像信息获得所述3DOF手柄对应的6DOF追踪信息。
根据本申请的另一个实施例，还提供了一种虚拟现实追踪系统，包括主动式补光设备、3DOF手柄、虚拟现实设备以及摄像模块。
在一些实施例中，所述主动式补光设备连接至所述虚拟现实设备，所述虚拟现实追踪系统执行如下操作：
所述3DOF手柄与所述虚拟现实设备建立通信连接，所述3DOF手柄将实时测量得到的运动信息发送至所述虚拟现实设备；
所述虚拟现实设备若检测到所述第二补光接口连接至所述主动式补光设备，生成针对所述主动式补光设备的第一控制命令，并将第一控制命令发送至所述主动式补光设备，以驱动所述主动式补光设备的发光单元发光；
所述主动式补光设备若根据所述第一连接信息确定所述主动式补光设备当前连接至所述虚拟现实设备，接收所述虚拟现实设备发送的第一控制命令，并根据所述第一控制命令驱动所述发光单元发光；
所述3DOF手柄上的被动式光源反射所述发光单元发出的光；
所述虚拟现实设备控制所述摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄；
所述虚拟现实设备接收来自所述3DOF手柄的运动信息以及来自所述摄像模块的图像信息，并根据所述运动信息以及所述图像信息获得所述3DOF手柄对应的6DOF追踪信息。
在一些实施例中，所述主动式补光设备连接至所述3DOF手柄，所述虚拟现实追踪系统执行如下操作：
所述3DOF手柄与所述虚拟现实设备建立通信连接，所述3DOF手柄将实时测量得到的运动信息发送至所述虚拟现实设备；
所述3DOF手柄识别所述主动式补光设备对应的第二连接信息，并将所述第二连接信息发送至所述虚拟现实设备，其中，所述第二连接信息包括用于指示所述3DOF手柄是否成功连接至所述主动式补光设备的连接指示信息以及所述主动式补光设备对应的补光设备信息；
所述虚拟现实设备接收所述3DOF手柄发送的第二连接信息；
所述虚拟现实设备若根据所述连接指示信息确定所述3DOF手柄成功连接至所述主动式补光设备，根据所述补光设备信息生成针对所述主动式补光设备的第三控制命令；
所述虚拟现实设备将所述第三控制命令发送至所述3DOF手柄；
所述3DOF手柄接收所述虚拟现实设备发送的针对所述主动式补光设备的第三控制命令；
所述3DOF手柄根据所述第三控制命令确定与所述主动式补光设备对应的第二控制命令，并控制所述LED驱动芯片向所述主动式补光设备发送所述第二控制命令，以驱动所述主动式补光设备的发光单元发光；
所述3DOF手柄若根据所述第一连接信息确定所述主动式补光设备当前连接至所述3DOF手柄，接收所述3DOF手柄发送的第二控制命令，并根据所述第二控制命令驱动所述发光单元发光；
所述虚拟现实设备控制所述摄像模块对3DOF手柄进行拍摄；
所述虚拟现实设备接收来自所述3DOF手柄的运动信息以及来自所述摄像模块的图像信息，并根据所述运动信息以及所述图像信息获得所述3DOF手柄对应的6DOF追踪信息。
与现有技术相比，本申请具有以下优点：主动式补光设备可以连接至虚拟现实设备或3DOF手柄，通过主动式补光设备与3DOF手柄之间的配合，使得虚拟现实追踪系统能够基于3DOF手柄实现6DOF追踪功能；并且，主动式补光设备作为一个独立设备，具有更好的便携性，且功耗低、易操作；此外，3DOF手柄能够实现在3DOF追踪模式与6DOF模式之间的切换，以基于3DOF手柄实现6DOF功能，其制造成本低、功耗低且续航性强。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了本申请一个实施例的主动式补光设备的结构示意图；
图2示出了本申请一个示例的主动式补光设备的结构图；
图3示出了本申请一个实施例的3DOF手柄的结构示意图；
图4示出了本申请一个实施例的虚拟现实设备的结构示意图；
图5示出了本申请一个示例的虚拟现实追踪系统的架构示意图；
图6示出了本申请另一个示例的虚拟现实追踪系统的架构示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
在上下文中所称“设备”，是指可以通过运行预定程序或指令来执行数值计算和/或逻辑计算等预定处理过程的智能电子设备，其可以包括处理器与存储器，由处理器执行在存储器中预存的程序指令来执行预定处理过程，或是由专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)等硬件执行预定处理过程，或是由上述二者组合来实现。
本文后面所讨论的方法或操作可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或者其任意组合来实施。当用软件、固件、中间件或微代码来实施时，用以实施必要任务的程序代码或代码段可以被存储在机器或计算机可读介质(比如存储介质)中。(一个或多个)处理器可以实施必要的任务。
这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本申请的示例性实施例的目的。但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。
应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。
这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。
下面结合附图对本申请作进一步详细描述。
本申请提供了一种主动式补光设备，其中，所述主动式补光设备包括第一电源模块、发光单元、补光设备接口以及第一处理单元，所述发光单元用于主动发射光源，所述补光设备接口用于连接至虚拟现实设备或3DOF手柄，所述第一处理单元用于识别得到所述补光设备接口对应的第一连接信息以及控制所述发光单元发光。
在一些实施例中，所述第一电源模块用于给主动式补光设备中的其他单元或模块供能。在一些实施例中，所述发光单元能够在所述处理单元的控制下主动发射光源或熄灭。所述3DOF手柄是指具备3DOF追踪功能的手柄，在一些实施例中，所述发光单元主动发射光源后，使得摄像模块能够对所述3DOF手柄进行拍摄来获得3DOF手柄对应的图像信息，从而使得虚拟现实设备能够基于来自3DOF手柄的运动信息以及来自摄像模块的图像信息来计算得到3DOF手柄对应的6DOF信息，也即所述主动式补光设备通过与所述3DOF手柄的配合，使得3DOF手柄能够从3DOF追踪功能切换到6DOF追踪功能，相关具体操作将在后续实施例中予以详述。在一些实施例中，所述摄像模块内嵌于所述虚拟现实设备，形成单一设备。在一些实施例中，所述摄像模块作为独立设备，外置于所述虚拟现实设备。在一些实施例中，所述摄像模块用于接收虚拟现实设备发来的拍摄控制信号，并基于所述拍摄控制信号来对3DOF手柄进行拍摄，并将拍摄到的图像信息，通过有线或无线方式，回传给虚拟现实设备进行后续处理。所述虚拟现实设备包括任何基于虚拟现实技术的设备，如VR一体机、AR设备(Augmented Reality，增强现实)、MR(Mixed Reality)设备等。
在一些实施例中，所述补光设备接口连接至虚拟现实设备，而3DOF手柄与主动式补光设备之间未连接，此时由虚拟现实设备驱动所述发光单元发光或熄灭；在一些实施例中，所述补光设备接口连接至3DOF手柄，而虚拟现实设备与主动式补光设备之间未连接，此时由3DOF手柄驱动所述发光单元发光或熄灭。需要说明的是，所述补光设备接口能够与下文中的第一补光接口相匹配，以建立主动式补光设备与3DOF手柄之间的连接，所述补光设备接口也能够与下文中的第二补光接口相匹配，以建立主动式补光设备与虚拟现实设备之间的连接，本申请并不对所提及的各个接口(如接口的结构、类型、工作方式等)作具体限制，任何能够匹配以实现本申请所述的功能的补光设备接口、第一补光接口、第二补光接口，均应包含在本申请的保护范围内。
在一些实施例中，所述第一处理单元用于执行数据处理和控制操作。在一些实施例中，当检测到所述补光设备接口连接至外部设备时，所述第一处理单元会识别所述补光设备接口对应的第一连接信息，如当补光设备接口插入至外部设备，第一处理单元识别到该外部设备接口是否成功连接至该外部设备，并识别该外部设备的硬件ID。在一些实施例中，所述第一连接信息包括所述补光设备接口与外部设备之间的连接相关的任何信息，可选地，所述第一连接信息包括但不限于所述补光设备接口的连接状态信息、与所述补光设备接口相连接的设备的标识信息等；所述连接状态信息用于指示所述补光设备接口是否连接至外部设备(如“0”表示连接至外部设备，“1”表示未连接至外部设备)，所述标识信息用于标识与补光设备接口相连接的设备(如与补光设备接口相连接的设备的型号、ID等)；可选地，若所述补光设备接口连接至外部设备，所述第一连接信息还可包括与该外部设备对应的其他设备信息，如该外部设备的工作方式、控制命令列表等。
在一些实施例中，所述补光设备接口连接至虚拟现实设备，而3DOF手柄与主动式补光设备之间未连接，所述处理单元用于：若根据所述第一连接信息确定所述主动式补光设备当前连接至所述虚拟现实设备，接收所述虚拟现实设备发送的第一控制命令，并根据所述第一控制命令驱动所述发光单元发光；其中，所述3DOF手柄上的被动式光源反射所述发光单元发出的光，以使摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄获得图像信息。在一些实施例中，虚拟现实设备当检测到其连接至主动式补光设备的补光设备接口时，会识别所述主动式补光设备的设备相关信息，如型号、ID、工作方式等，以基于该设备相关信息生成针对所述主动式补光设备的第一控制命令，主动式补光设备接收到虚拟现实设备发送的该第一控制命令后，第一处理单元依照该第一控制命令，驱动发光单元发光。在一些实施例中，第一处理单元还用于接收虚拟现实设备发送的熄灭控制命令，并依照该熄灭控制命令来控制发光单元熄灭，该过程与虚拟现实设备通过第一控制命令驱动发光单元发光的实现方式相似，在此不再赘述。
需要说明的是，补光设备接口连接至虚拟现实设备时(也即主动式补光设备连接至虚拟现实设备)，3DOF手柄与主动式补光设备未连接，此时由虚拟现实设备驱动主动式补光设备发光，3DOF手柄上的被动式光源反射所述发光单元发出的光，从而使得被动式光源能够被摄像模块拍摄到，也即使得摄像模块能够对3DOF手柄进行拍摄获得图像信息，由此，虚拟现实设备通过控制摄像模块对3DOF手柄进行拍摄来获得摄像模块返回的图像信息，且能够获得3DOF手柄上报的其测量得到的运动信息，进而虚拟现实设备能够根据摄像模块返回的图像信息以及3DOF手柄上报的运动信息，并基于相应算法，来计算得到3DOF手柄对应的6DOF信息，从而实现6DOF(姿态)追踪功能。在一些实施例中，所述运动信息包括但不限于3DOF手柄的角速度、线加速度、速度、位移、姿态等。在一些实施例中，第一处理单元还用于接收3DOF手柄发送的熄灭控制命令，并依照该熄灭控制命令来控制发光单元熄灭，该过程与3DOF手柄通过第二控制命令驱动发光单元发光的实现方式相似，在此不再赘述。
在一些实施例中，所述补光设备接口连接至主动式补光设备，而3DOF手柄与虚拟现实设备之间未连接，所述处理单元用于：若根据所述第一连接信息确定所述主动式补光设备当前连接至所述3DOF手柄，接收所述3DOF手柄发送的第二控制命令，并根据所述第二控制命令驱动所述发光单元发光，以使摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄获得图像信息。在一些实施例中，3DOF手柄当检测到其连接至主动式补光设备的补光设备接口时，会识别所述主动式补光设备的设备相关信息，如型号、ID、工作方式等，以基于该设备相关信息生成针对所述主动式补光设备的第二控制命令，主动式补光设备接收到3DOF手柄发送的该第二控制命令后，第一处理单元依照该第二控制命令，驱动发光单元发光。
需要说明的是，补光设备接口连接至3DOF手柄时(也即主动式补光设备连接至3DOF手柄)，虚拟现实设备与主动式补光设备未连接，此时由3DOF手柄驱动主动式补光设备发光，使得主动式补光设备上的发光单元能够被摄像模块拍摄到，由于主动式补光设备与3DOF手柄相连接，从而使得拍摄模块能够对3DOF手柄进行拍摄获得图像信息，由此，虚拟现实设备通过控制摄像模块对3DOF手柄进行拍摄来获得摄像模块返回的图像信息，且能够获得3DOF手柄上报的其测量得到的运动信息，进而虚拟现实设备能够根据摄像模块返回的图像信息以及3DOF手柄上报的运动信息，并基于相应算法，来计算得到3DOF手柄对应的6DOF信息，从而实现6DOF(姿态)追踪功能。
图1示出了本申请一个实施例的主动式补光设备的结构示意图，该主动式补光设备包括第一电源模块101、发光单元102、补光设备接口103和第一处理单元104，各个模块所执行的操作已在前述实施例中予以详述，在此不再赘述。图2示出了本申请一个示例的主动式补光设备的结构图，图2中示出了发光单元201和补光设备接口202(图2中未示出该主动式补光设备中的第一电源模块和第一处理单元)。需要说明的是，图2所示主动式补光设备仅为一个举例，而非对本申请的限制，本申请并不限制主动式补光设备中各个单元或模块的具体结构或形状，在一些实施例中，主动式补光设备可能为圆形或者其他任何形状，其仅需不遮挡摄像模块的视野即可。
现有技术中，若要实现6DOF追踪功能，必须使用具有6DOF追踪功能的6DOF手柄，6DOF手柄主要采用视觉+IMU方案，其在结构上需要配置主动或被动发光环状结构，摄像头拍摄发光环状闪烁图片并将图片传输给上位机处理，上位机接收到图片和IMU测量信息后，通过算法，即可获得手柄运动的6DOF信息。
本申请发现，现有的6DOF手柄具有如下缺陷：整个6DOF手柄追踪系统架构复杂，6DOF手柄上需要配有主动或被动发光结构，制造成本较高，且不易携带；如果是被动发光结构，追踪系统还需要配置发光源，而发光源体积较大，会给用户带来极大不便；此外，具有主动发光结构的6DOF手柄，在正常使用情况下，功耗较大，手柄续航性较差。
本申请的主动式补光设备，无论是连接至虚拟现实设备还是连接至3DOF手柄，都能够通过与3DOF手柄之间的配合，使得能够基于3DOF手柄实现6DOF追踪功能，并且，主动式补光设备作为一个独立设备，具有更好的便携性，且功耗低、易操作。
本申请还提供了一种3DOF手柄，其中，所述3DOF手柄包括第二电源模块、控制器模块、天线模块、时钟模块、惯性传感器模块、LED驱动芯片、第一补光接口、电机驱动、线性马达和输入模块；其中，所述控制器模块用于将通过惯性传感器模块实时测量得到的运动信息发送至虚拟现实设备，以及，若检测到所述第一补光接口连接至主动式补光设备，控制所述3DOF手柄进入6DOF追踪模式，否则，控制所述3DOF手柄进入3DOF追踪模式；其中，所述LED驱动芯片用于在6DOF追踪模式下驱动所述主动式补光设备发光。
在一些实施例中，所述第二电源模块用于为3DOF手柄中的其他单元或模块供能，所述天线模块用于实现手柄与其他设备之间的无线通信工作(如手柄与虚拟现实设备之间通过无线模块实现数据的发送和接收)，所述时钟模块用于提供时钟功能，所述惯性传感器模块用于实时测量手柄自身运动信息，并将采集到的信息传输给控制器模块，所述电机驱动用于驱动线性马达正常工作，所述线性马达用于使手柄具有震动功能，所述输入模块用于实现用户与3DOF手柄之间的交互功能，所述第一补光接口与主动式补光设备的补光设备接口相匹配。在一些实施例中，所述输入模块包括按键、电容屏和操纵杆。在一些实施例中，所述控制器模块用于控制和处理3DOF手柄中的各模块信号，使手柄工作在正常状态下。在一些实施例中，所述控制器模块获得惯性传感器模块实时测量的手柄自身运动信息，通过相应算法，即可计算出手柄3DOF信息(姿态)，并将计算得到的手柄3DOF信息(也即通过惯性传感器模块实时测量得到的运动信息)发送至虚拟现实设备。
需要说明的是，若3DOF手柄与主动式补光设备相连接，则由3DOF手柄中的LED驱动芯片来驱动主动式补光设备的发光单元发光，也即该情形下第一补光接口处于连接状态，且LED驱动芯片会工作；若3DOF手柄未与主动式补光设备相连接，主动式补光设备与虚拟现实设备相连接，则此时由于由虚拟现实设备驱动主动式补光设备的发光单元发光，而3DOF手柄仅需由其上被动式光源反射所述发光单元发出的光，因此该情形下LED驱动芯片不工作，第一补光接口也处于未连接状态。
在一些实施例中，在6DOF追踪模式下，所述控制器模块执行如下操作：识别所述主动式补光设备对应的第二连接信息，并将所述第二连接信息发送至虚拟现实设备；接收所述虚拟现实设备发送的针对所述主动式补光设备的第三控制命令；根据所述第三控制命令确定与所述主动式补光设备对应的第二控制命令，并控制所述LED驱动芯片向所述主动式补光设备发送所述第二控制命令，以驱动所述主动式补光设备的发光单元发光，以使所述摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄获得图像信息。由此，能够通过将3DOF手柄切换至6DOF追踪模式，来实现6DOF追踪功能。
其中，所述第二连接信息包括主动式补光设备与3DOF手柄之间的连接相关的任何信息，或者说，与第一补光接口的连接状态相关的任何信息，可选地，所述第二连接信息包括但不限于用于指示3DOF手柄是否成功连接至主动式补光设备的连接指示信息、与3DOF手柄相连接的主动式补光设备对应的补光设备信息(如设备型号、ID、工作方式等)。作为一个示例，当将主动式补光设备插入至3D0F手柄(也即主动式补光设备的补光设备接口插入至3DOF手柄的第一补光接口)，3DOF手柄中的控制器模块会读取该主动式补光设备对应的补光设备信息，之后，控制器模块将用于指示该3DOF手柄连接至主动式补光设备的连接指示信息与所述补光设备信息组合为第二连接信息，并将该第二连接信息发送至虚拟现实设备。在一些实施例中，3DOF手柄当根据识别到的补光设备信息确与其配套的主动式补光设备时，将用于指示该3DOF手柄连接至配套的主动式补光设备的连接指示信息发送给虚拟现实设备，而无需再发送补光设备信息给虚拟现实设备(虚拟现实设备中已存在有配套的主动式补光设备的补光设备信息)。
其中，所述第三控制命令用于指示3DOF手柄驱动主动式补光设备反光，可选地，所述第三控制命令包括但不限于用于指示驱动主动式补光设备发光的指示信息。在一些实施例中，3DOF手柄直接将第三控制命令作为第二控制命令；在一些实施例中，3DOF手柄根据第三控制命令，按照预定的转换规则，生成第二控制命令。
在一些实施例中，在3DOF手柄的3DOF追踪模式下，若所述虚拟现实设备连接至所述主动式补光设备，由所述虚拟现实设备驱动所述主动式补光设备的发光单元发光，所述3DOF手柄上的被动式光源反射所述发光单元发出的光，以使所述摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄获得图像信息。由此，能够在3DOF手柄处于3DOF追踪模式时，实现6DOF追踪功能。
图3示出了本申请一个实施例的3DOF手柄的结构示意图，该3DOF手柄包括第二电源模块、控制器模块、天线模块、时钟模块、惯性传感器模块、LED驱动芯片、第一补光接口、电机驱动、线性马达、按键、电容屏、操纵杆。由图3可见，控制器模块与天线模块、时钟模块、惯性传感器模块、LED驱动芯片、电机驱动、按键、电容屏、操纵杆直接相连，控制器模块用于控制和处理与其相连的各个模块的信号；线性马达与电机驱动相连，电机驱动用于驱动线性马达正常工作；第一补光接口与LED驱动芯片相连，LED驱动芯片可将第二控制命令通过第一补光接口传输至主动式补光设备。
根据本申请的3DOF手柄，能够基于3DOF手柄、虚拟现实设备以及主动式补光设备之间的连接关系，实现3DOF手柄在3DOF追踪模式与6DOF模式之间的切换，以基于3DOF手柄实现6DOF功能，且本申请的3DOF手柄的制造成本低、功耗低且续航性强。
本申请还提出了一种虚拟现实设备，其中，所述虚拟现实设备包括第三电源模块、第二补光接口、通信模块、第二处理单元；所述第二处理单元用于：控制摄像模块对3DOF手柄进行拍摄，其中，所述3DOF手柄与主动式补光设备配合，以使所述摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄获得图像信息；接收来自所述3DOF手柄的运动信息和来自摄像模块的所述图像信息；根据所述运动信息和所述图像信息获得所述3DOF手柄对应的6DOF追踪信息。其中，所述第三电源模块用于为虚拟现实设备中的其他单元或模块功能，所述第二补光接口与主动式补光设备的补光设备接口相匹配，所述通信模块用于实现虚拟现实设备与其他设备(如摄像模块、3DOF手柄、主动式补光设备等)之间的通信，所述第二处理单元用于控制和处理虚拟现实设备中的各模块信号。
在一些实施例中，主动式补光设备连接至虚拟现实设备，3DOF手柄与主动式补光设备配合，以使所述摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄获得图像信息的具体实施方式如下：虚拟现实设备驱动主动式补光设备发光，3DOF手柄上的被动式光源反射所述发光单元发出的光，从而使得被动式光源能够被摄像模块拍摄到，也即使得摄像模块能够对3DOF手柄进行拍摄获得图像信息。在一些实施例中，主动式补光设备连接之3DOF手柄，3DOF手柄与主动式补光设备配合，以使所述摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄获得图像信息的具体实施方式如下：3DOF手柄驱动主动式补光设备发光，使得主动式补光设备上的发光单元能够被摄像模块拍摄到，由于主动式补光设备与3DOF手柄相连接，从而使得拍摄模块能够对3DOF手柄进行拍摄获得图像信息。在一些实施例中，虚拟现实设备根据所述运动信息和所述图像信息，并结合相应算法，获得所述3DOF手柄对应的6DOF追踪信息。
在一些实施例中，主动式补光设备连接至虚拟现实设备，所述处理单元还用于：若检测到所述第二补光接口连接至所述主动式补光设备，生成针对所述主动式补光设备的第一控制命令，并将第一控制命令发送至所述主动式补光设备，以驱动所述主动式补光设备的发光单元发光。例如，当用户将主动式补光设备插入至虚拟现实设备，所述处理单元识别所连接设备的硬件ID，若识别到主动式补光设备的第二补光接口连接至主动式补光设备，生成针对该主动式补光设备的第一控制命令，并将该第一控制命令通过通信模块发送给主动式补光设备，主动式补光设备接收到该第一控制命令之后，基于该第一控制命令来控制发光单元发光。
在一些实施例中，若所述第二补光接口未连接至所述主动式补光设备，主动式补光设备连接之3DOF手柄，所述第二处理单元还用于：接收所述3DOF手柄发送的第二连接信息；若根据所述第二连接信息确定所述3DOF手柄成功连接至所述主动式补光设备，生成针对所述主动式补光设备的第三控制命令；将所述第三控制命令发送至所述3DOF手柄，以使所述3DOF手柄驱动所述主动式补光设备发光。在一些实施例中，所述第二连接信息包括用于指示3DOF手柄是否成功连接至主动式补光设备的连接指示信息、与3DOF手柄相连接的主动式补光设备对应的补光设备信息，所述处理单元先根据所述连接指示信息识别3DOF手柄是否连接至主动式补光设备，若是，再识别所述补光设备信息，之后根据所述补光设备信息，生成针对该主动式补光设备的第三控制命令。其中，所述第二连接信息、第三控制命令以及相关操作已在前述实施例中予以详述，在此不再赘述。
图4示出了本申请一个实施例的虚拟现实设备的结构示意图，该虚拟现实设备包括第三电源模块301、第二补光接口302、通信模块303、第二处理单元304，各个模块所执行的操作已在前述实施例中予以详述，在此不再赘述。需要说明的是，虚拟现实设备中还可包括用于实现虚拟现实功能的其他单元或模块，在此不再详述。
根据本实施例的虚拟现实设备，通过与3DOF手柄、主动式补光设备之间的配合，能够根据来自3DOF手柄的运动信息以及来自摄像模块的图像信息来获得3DOF手柄对应的6DOF追踪信息，从而基于3DOF手柄实现6DOF追踪功能。
本申请还提供了一种虚拟现实追踪系统，其中，所述虚拟现实追踪系统包括主动式补光设备、3DOF手柄、虚拟现实设备以及摄像模块。在一些实施例中，所述摄像模块内嵌于所述虚拟现实设备，或者，外置与所述虚拟现实设备。基于本申请所提出的主动式补光设备、3DOF手柄、虚拟现实设备，当主动式补光设备插入虚拟现实设备时，3DOF手柄处于3DOF模式下，而当主动式补光设备插入3DOF手柄时，3DOF手柄能够切换至6DOF追踪模式，通过主动式补光设备与3DOF手柄之间的配合，使得无论3DOF手柄在3DOF追踪模式还是在6DOF追踪模式下，虚拟现实追踪系统都能基于3DOF手柄实现6DOF追踪功能。需要说明的是，若虚拟现实追踪系统使用现有技术的3DOF手柄(也即仅支持3DOF模式的手柄)以及本申请提出的主动式补光设备和虚拟现实设备，则当主动式补光设备插入虚拟现实设备时，仍能够基于该3DOF手柄实现6DOF追踪功能。图5示出了本申请一个示例的虚拟现实追踪系统的架构示意图，该虚拟现实追踪系统中，主动式补光设备插入至3DOF手柄(图5中的符号“+”表示主动式补光设备与3DOF手柄直接连接)，主动式补光设备与虚拟现实设备之间未建立连接。图6示出了本申请另一个示例的虚拟现实追踪系统的架构示意图，该虚拟现实追踪系统中，主动式补光设备插入至虚拟现实设备柄(图6中的符号“+”表示主动式补光设备与虚拟现实设备直接连接)，主动式补光设备与3DOF手柄未建立连接。
在一些实施例中，虚拟现实追踪系统中，主动式补光设备连接至虚拟现实设备，3DOF手柄与主动式补光设备未连接，所述虚拟现实追踪系统执行如下操作：所述3DOF手柄与所述虚拟现实设备建立通信连接，所述3DOF手柄将实时测量得到的运动信息发送至所述虚拟现实设备；所述虚拟现实设备若检测到所述第二补光接口连接至所述主动式补光设备，生成针对所述主动式补光设备的第一控制命令，并将第一控制命令发送至所述主动式补光设备，以驱动所述主动式补光设备的发光单元发光；所述主动式补光设备若根据所述第一连接信息确定所述主动式补光设备当前连接至所述虚拟现实设备，接收所述虚拟现实设备发送的第一控制命令，并根据所述第一控制命令驱动所述发光单元发光；所述3DOF手柄上的被动式光源反射所述发光单元发出的光；所述虚拟现实设备控制所述摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄；所述虚拟现实设备接收来自所述3DOF手柄的运动信息以及来自所述摄像模块的图像信息，并根据所述运动信息以及所述图像信息获得所述3DOF手柄对应的6DOF追踪信息。相关操作已在前述实施例中予以详述，在此不再赘述。
在一些实施例中，虚拟现实追踪系统中，主动式补光设备连接至3DOF手柄，虚拟现实设备与主动式补光设备未连接，所述虚拟现实追踪系统执行如下操作：所述3DOF手柄与所述虚拟现实设备建立通信连接，所述3DOF手柄将实时测量得到的运动信息发送至所述虚拟现实设备；所述3DOF手柄识别所述主动式补光设备对应的第二连接信息，并将所述第二连接信息发送至所述虚拟现实设备，其中，所述第二连接信息包括用于指示所述3DOF手柄是否成功连接至所述主动式补光设备的连接指示信息以及所述主动式补光设备对应的补光设备信息；所述虚拟现实设备接收所述3DOF手柄发送的第二连接信息；所述虚拟现实设备若根据所述连接指示信息确定所述3DOF手柄成功连接至所述主动式补光设备，根据所述补光设备信息生成针对所述主动式补光设备的第三控制命令；所述虚拟现实设备将所述第三控制命令发送至所述3DOF手柄；所述3DOF手柄接收所述虚拟现实设备发送的针对所述主动式补光设备的第三控制命令；所述3DOF手柄根据所述第三控制命令确定与所述主动式补光设备对应的第二控制命令，并控制所述LED驱动芯片向所述主动式补光设备发送所述第二控制命令，以驱动所述主动式补光设备的发光单元发光；所述3DOF手柄若根据所述第一连接信息确定所述主动式补光设备当前连接至所述3DOF手柄，接收所述3DOF手柄发送的第二控制命令，并根据所述第二控制命令驱动所述发光单元发光；所述虚拟现实设备控制所述摄像模块对3DOF手柄进行拍摄；所述虚拟现实设备接收来自所述3DOF手柄的运动信息以及来自所述摄像模块的图像信息，并根据所述运动信息以及所述图像信息获得所述3DOF手柄对应的6DOF追踪信息。
根据本申请的虚拟现实追踪系统，通过主动式补光设备与3DOF手柄之间的配合，能够基于3DOF手柄实现6DOF追踪功能。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (14)

1.一种主动式补光设备，其中，所述主动式补光设备包括第一电源模块、发光单元、补光设备接口以及第一处理单元，所述发光单元用于主动发射光源，所述补光设备接口用于连接至虚拟现实设备或3DOF手柄，所述第一处理单元用于识别得到所述补光设备接口对应的第一连接信息以及控制所述发光单元发光。
2.根据权利要求1所述的主动式补光设备，其中，所述第一连接信息包括以下至少任一项：
所述补光设备接口的连接状态信息；
与所述补光设备接口相连接的设备的标识信息。
3.根据权利要求1所述的主动式补光设备，其中，所述处理单元用于：
若根据所述第一连接信息确定所述主动式补光设备当前连接至所述虚拟现实设备，接收所述虚拟现实设备发送的第一控制命令，并根据所述第一控制命令驱动所述发光单元发光；其中，所述3DOF手柄上的被动式光源反射所述发光单元发出的光，以使摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄获得图像信息。
4.根据权利要求1所述的主动式补光设备，其中，所述处理单元用于：
若根据所述第一连接信息确定所述主动式补光设备当前连接至所述3DOF手柄，接收所述3DOF手柄发送的第二控制命令，并根据所述第二控制命令驱动所述发光单元发光，以使摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄获得图像信息。
5.一种3DOF手柄，其中，所述3DOF手柄包括第二电源模块、控制器模块、天线模块、时钟模块、惯性传感器模块、LED驱动芯片、第一补光接口、电机驱动、线性马达和输入模块；其中，所述控制器模块用于将通过惯性传感器模块实时测量得到的运动信息发送至虚拟现实设备，以及，若检测到所述第一补光接口连接至主动式补光设备，控制所述3DOF手柄进入6DOF追踪模式，否则，控制所述3DOF手柄进入3DOF追踪模式；其中，所述LED驱动芯片用于在6DOF追踪模式下驱动所述主动式补光设备发光。
6.根据权利要求5所述的3DOF手柄，其中，在6DOF追踪模式下，所述控制器模块执行如下操作：
识别所述主动式补光设备对应的第二连接信息，并将所述第二连接信息发送至虚拟现实设备；
接收所述虚拟现实设备发送的针对所述主动式补光设备的第三控制命令；
根据所述第三控制命令确定与所述主动式补光设备对应的第二控制命令，并控制所述LED驱动芯片向所述主动式补光设备发送所述第二控制命令，以驱动所述主动式补光设备的发光单元发光，以使所述摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄获得图像信息。
7.根据权利要求5所述的3DOF手柄，其中，在3DOF追踪模式下，若所述虚拟现实设备连接至所述主动式补光设备，由所述虚拟现实设备驱动所述主动式补光设备的发光单元发光，所述3DOF手柄上的被动式光源反射所述发光单元发出的光，以使所述摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄获得图像信息。
8.一种虚拟现实设备，其中，所述虚拟现实设备包括第三电源模块、第二补光接口、通信模块、第二处理单元；所述第二处理单元用于：
控制摄像模块对3DOF手柄进行拍摄，其中，所述3DOF手柄与主动式补光设备配合，以使所述摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄获得图像信息；
接收来自所述3DOF手柄的运动信息和来自摄像模块的所述图像信息；
根据所述运动信息和所述图像信息获得所述3DOF手柄对应的6DOF追踪信息。
9.根据权利要求8所述的虚拟现实设备，其中，所述处理单元还用于：
若检测到所述第二补光接口连接至所述主动式补光设备，生成针对所述主动式补光设备的第一控制命令，并将第一控制命令发送至所述主动式补光设备，以驱动所述主动式补光设备的发光单元发光。
10.根据权利要求8所述的虚拟现实设备，其中，若所述第二补光接口未连接至所述主动式补光设备，所述第二处理单元还用于：
接收所述3DOF手柄发送的第二连接信息；
若根据所述第二连接信息确定所述3DOF手柄成功连接至所述主动式补光设备，生成针对所述主动式补光设备的第三控制命令；
将所述第三控制命令发送至所述3DOF手柄，以使所述3DOF手柄驱动所述主动式补光设备发光。
11.一种虚拟现实追踪系统，其中，所述虚拟现实追踪系统包括如权利要求1至4中任一项所述的主动式补光设备、如权利要求5至7中任一项所述的3DOF手柄、如权利要求8至10中任一项所述的虚拟现实设备以及摄像模块。
12.根据权利要求11所述的虚拟现实追踪系统，其中，所述主动式补光设备连接至所述虚拟现实设备，所述虚拟现实追踪系统执行如下操作：
所述3DOF手柄与所述虚拟现实设备建立通信连接，所述3DOF手柄将实时测量得到的运动信息发送至所述虚拟现实设备；
所述虚拟现实设备若检测到所述第二补光接口连接至所述主动式补光设备，生成针对所述主动式补光设备的第一控制命令，并将第一控制命令发送至所述主动式补光设备，以驱动所述主动式补光设备的发光单元发光；
所述主动式补光设备若根据所述第一连接信息确定所述主动式补光设备当前连接至所述虚拟现实设备，接收所述虚拟现实设备发送的第一控制命令，并根据所述第一控制命令驱动所述发光单元发光；
所述3DOF手柄上的被动式光源反射所述发光单元发出的光；
所述虚拟现实设备控制所述摄像模块对所述3DOF手柄进行拍摄；
所述虚拟现实设备接收来自所述3DOF手柄的运动信息以及来自所述摄像模块的图像信息，并根据所述运动信息以及所述图像信息获得所述3DOF手柄对应的6DOF追踪信息。
13.根据权利要求11所述的虚拟现实追踪系统，其中，所述主动式补光设备连接至所述3DOF手柄，所述虚拟现实追踪系统执行如下操作：
所述3DOF手柄与所述虚拟现实设备建立通信连接，所述3DOF手柄将实时测量得到的运动信息发送至所述虚拟现实设备；
所述3DOF手柄识别所述主动式补光设备对应的第二连接信息，并将所述第二连接信息发送至所述虚拟现实设备；
所述虚拟现实设备接收所述3DOF手柄发送的第二连接信息；
所述虚拟现实设备若根据所述第二连接信息确定所述3DOF手柄成功连接至所述主动式补光设备，生成针对所述主动式补光设备的第三控制命令；
所述虚拟现实设备将所述第三控制命令发送至所述3DOF手柄；
所述3DOF手柄接收所述虚拟现实设备发送的针对所述主动式补光设备的第三控制命令；
所述3DOF手柄根据所述第三控制命令确定与所述主动式补光设备对应的第二控制命令，并控制所述LED驱动芯片向所述主动式补光设备发送所述第二控制命令，以驱动所述主动式补光设备的发光单元发光；
所述3DOF手柄若根据所述第一连接信息确定所述主动式补光设备当前连接至所述3DOF手柄，接收所述3DOF手柄发送的第二控制命令，并根据所述第二控制命令驱动所述发光单元发光；
所述虚拟现实设备控制所述摄像模块对3DOF手柄进行拍摄；
所述虚拟现实设备接收来自所述3DOF手柄的运动信息以及来自所述摄像模块的图像信息，并根据所述运动信息以及所述图像信息获得所述3DOF手柄对应的6DOF追踪信息。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的虚拟现实追踪系统，其中，所述摄像模块内嵌于所述虚拟现实设备，或者，外置于所述虚拟现实设备。
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