CN205540575U - 一种用于虚拟现实系统的动作捕捉手套及虚拟现实系统 - Google Patents

Abstract

用于虚拟现实系统的动作捕捉手套和虚拟现实系统，动作捕捉手套包括：三指指套，包括第一惯性传感器、第二惯性传感器和第三惯性传感器，分别设置于第一指套、第二指套和第三指套的第二指节处，以供虚拟现实系统确定佩戴动作捕捉手套的第一手指、第二手指和第三手指的运动信息；手套本体，包括设置于手套本体的手背处的第四惯性传感器，发送第四惯性传感器的运动信息，供虚拟现实系统确定佩戴手套本体的手掌的运动信息；手腕部，包括：设置于手腕部的背侧第五惯性传感器，发送第五惯性传感器的运动信息，供虚拟现实系统确定佩戴手腕部的手腕的运动信息；以及光学标记，设置于手腕部的背侧，供虚拟现实系统追踪以获取佩戴手腕部的手腕的绝对位置。

Description

一种用于虚拟现实系统的动作捕捉手套及虚拟现实系统

技术领域

本实用新型涉及虚拟现实系统技术领域，尤其涉及一种用于虚拟现实系统的动作捕捉手套及虚拟现实系统。

背景技术

虚拟现实系统中基于惯性传感器动作捕捉手套通常为五指动作捕捉手套，通过手腕背侧、手背、大拇指第二指节、大拇指第二指节、食指第二指节、食指第三指节、中指第二指节、无名指第二指节和小指第二指节上设置的惯性传感器来确定小臂、手掌以及相应手指的位置和姿态。

发明人在实现本实用新型的过程中发现现有技术的动作捕捉手套实确定的是手腕、手掌和手指相对于肘部的相对位置；由于惯性传感器固有的误差在积分过程中会累积，从而导致位置漂移，因而导致动作捕捉手套无法进行准确的空间定位；而且，现有的动作捕捉手套需要在每根手指都安装惯性传感器，这样不便于穿戴和手指的灵活运动。

实用新型内容

本实用新型的一个实施例提供了一种用于虚拟现实系统的动作捕捉手套，包括：三指指套、手套本体、手腕部和光学标记。

三指指套包括：第一指套，包括第一惯性传感器，设置于所述第一指套的第二指节处，发送所述第一惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述第一指套的第一手指的运动信息；第二指套，包括第二惯性传感器，设置于所述第二指套的第二指节处，发送所述第二惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述第二指套的第二手指的运动信息；第三指套，包括第三惯性传感器，设置于所述第三指套的第二指节处，发送所述第三惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述第三指套的第三手指的运动信息。

手套本体分别与所述第一指套、所述第二指套和所述第三指套相连。手套本体包括：第四惯性传感器，设置于所述手套本体的手背处，发送所述第四惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述手套本体的手掌的运动信息。

手腕部与所述手套本体相连。手腕部包括：第五惯性传感器，设置于所述手腕部的背侧，发送所述第五惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述手腕部的手腕的运动信息。

光学标记设置于所述手腕部的所述背侧，供所述虚拟现实系统追踪以获取佩戴所述手腕部的手腕的绝对位置。

本实用新型的一个实施例提供了一种虚拟现实系统，包括：动作捕捉手套、运动追踪器、终端和头戴式显示器。

动作捕捉手套包括：三指指套、手套本体、手腕部和光学标记。

三指指套包括：第一指套，包括第一惯性传感器，设置于所述第一指套的第二指节处，发送所述第一惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述第一指套的第一手指的运动信息；第二指套，包括第二惯性传感器，设置于所述第二指套的第二指节处，发送所述第二惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述第二指套的第二手指的运动信息；第三指套，包括第三惯性传感器，设置于所述第三指套的第二指节处，发送所述第三惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述第三指套的第三手指的运动信息。

手套本体分别与所述第一指套、所述第二指套和所述第三指套相连。手套本体包括：第四惯性传感器，设置于所述手套本体的手背处，发送所述第四惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述手套本体的手掌的运动信息。

手腕部与所述手套本体相连。手腕部包括：第五惯性传感器，设置于所述手腕部的背侧，发送所述第五惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述手腕部的手腕的运动信息。

光学标记设置于所述手腕部的所述背侧，供所述虚拟现实系统追踪以获取佩戴所述手腕部的手腕的绝对位置。

运动追踪器追踪所述光学标记，获取所述光学标记的位置信息，以及发送所获取的位置信息。

终端接收来自所述运动追踪器的位置信息从而确定佩戴所述手腕部的手腕的绝对位置，所述终端还接收来自所述第一惯性传感器、所述第二惯性传感器、所述第三惯性传感器、所述第四惯性传感器和所述第五惯性传感器的运动信息，以及根据所述手腕的绝对位置以及所接收的运动信息确定佩戴所述动作捕捉手套的小臂、手掌、第一手指、第二手指和第三手指的肢体运动信息，根据所确定的肢体运动信息生成虚拟对象的姿态、位置和手势信息；

头戴式显示器接收并显示所述终端生成的虚拟对象的姿态、位置和手势信息。

通过上述的动作捕捉手套，可以使虚拟现实系统通过光学标记而获得佩戴该手套的手腕的绝对位置，进而根据小臂、手腕、手掌、三根手指的运动信息和手腕的绝对位置，可以获得佩戴该手套的用户的手掌及手臂的准确的位置和姿态，而不是现有技术中那样仅得到手掌相对于肘部的位置和姿态，从而提升用户体验。

另外，通过上述的动作捕捉手套获取的三根手指的运动信息可以为拇指、食指和中指的运动信息，在虚拟现实系统中可以将无名指和小指的运动信息处理为与中指运动信息相同或相似。这样，通过上述的动作捕捉手套只需获取三根手指的运动信息即可完成大多数虚拟现实系统中所需要的动作，例如，点选操作、长按操作、抓握操作、捏合操作等。

通过上述的动作捕捉手套，即可完成大多数虚拟现实系统中所需要的动作，还减少了传感器的数量，有利于用户穿戴和灵活运动，进一步提升了用户体验。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例提供的用于虚拟现实系统的动作捕捉手套100；

图2为本实用新型一个实施例提供的用于虚拟现实系统的动作捕捉手套200；

图3为本实用新型一个实施例提供的用于虚拟现实系统的动作捕捉手套300；

图4为本实用新型一个实施例提供的一种虚拟现实系统1000。

具体实施方式

为使本实用新型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，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本实用新型一个实施例提供的用于虚拟现实系统的动作捕捉手套100。如图1所示，动作捕捉手套100包括三指指套60、手掌部40和手腕部50。三指指套60包括第一指套10、第二指套20和第三指套30。例如，第一指套10可以为拇指指套；第二指套20可以为食指指套；第三指套30可以为中指指套。

第一指套10包括第一惯性传感器101。第一惯性传感器101设置于第一指套10的第二指节处，发送自身的运动信息(包括姿态、速度、加速度、时序等信息)，以供虚拟现实系统确定佩戴第一指套10的第一手指的运动信息。例如，第一惯性传感器101可通过传感器基座设置于第一指套10的第二指节处。第一惯性传感器101还可通过有线或无线的方式发送运动信息。例如，第一惯性传感器101可通过有线或无线的方式将所采集到的运动信息发送给收发装置或者直接发送至虚拟现实系统的终端。

第二指套20包括第二惯性传感器201。第二惯性传感器201设置于第二指套20的第二指节处，发送自身的运动信息(包括姿态、速度、加速度、时序等信息)，以供虚拟现实系统确定佩戴第二指套20的第二手指的运动信息。例如，第二惯性传感器201可通过传感器基座设置于第二指套20的第二指节处。第二惯性传感器201还可通过有线或无线的方式发送所采集到的运动信息。例如，第二惯性传感器201可通过有线或无线的方式将运动信息发送给收发装置或者直接发送至虚拟现实系统的终端。

第三指套30包括第三惯性传感器301。第三惯性传感器301设置于第三指套30的第二指节处，发送自身的运动信息(包括姿态、速度、加速度、时序等信息)，以供虚拟现实系统确定佩戴第三指套30的第三手指的运动信息。例如，第三惯性传感器301可通过传感器基座设置于第三指套30的第二指节处。第三惯性传感器301还可通过有线或无线的方式发送所采集到的运动信息。例如，第三惯性传感器301可通过有线或无线的方式将所采集到的运动信息发送给收发装置或者直接发送至虚拟现实系统的终端。

手套本体40分别与第一指套10、第二指套20和第三指套30相连。手套本体40包括第四惯性传感器401。第四传感器401设置于手套本体40的手背处，发送自身的运动信息(包括姿态、速度、加速度、时序等信息)，以供虚拟现实系统确定佩戴手套本体40的手掌的运动信息。

例如，手套本体40可与第一指套10、第二指套20和第三指套30缝合在一起；手套本体40还可与第一指套10、第二指套20和第三指套30可拆卸地连接，例如通过拉链、魔术贴、按扣等方式。作为一种选择，手套本体可与第一指套10、第二指套20和第三指套30为分离的。

例如，第四惯性传感器401可通过传感器基座设置于手套本体40手背处。第四惯性传感器401还可通过有线或无线的方式发送所采集到的运动信息。例如，第四惯性传感器401可通过有线或无线的方式将所采集到的运动信息发送给收发装置或者直接发送至虚拟现实系统的终端。

手腕部50与手套本体40相连。手腕部包括第五惯性传感器501。第五惯性传感器501设置于手腕部50的背侧，发送自身的运动信息(包括姿态、速度、加速度、时序等信息)，以供虚拟现实系统确定佩戴手腕部50的手腕的运动信息。

例如，手腕部50可与手套本体40缝合在一起；手腕部50还可与手套本体40可拆卸地连接，例如通过拉链、魔术贴、按扣等方式。作为一种选择，手套本体可与第一指套10、第二指套20和第三指套30为分离的。

例如，第五惯性传感器501可通过传感器基座设置于手腕部50手背处。第五惯性传感器501还可通过有线或无线的方式发送所采集到的运动信息。例如，第五惯性传感器501可通过有线或无线的方式将所采集到的运动信息发送给收发装置或者直接发送至虚拟现实系统的终端。

光学标记502设置于手腕部50的背侧，供虚拟现实系统追踪以获取佩戴所述手腕部的手腕的绝对位置。

通过上述的动作捕捉手套，可以使虚拟现实系统通过光学标记502而获得佩戴该手套的手腕的绝对位置，进而根据小臂、手腕、手掌、三根手指的运动信息和手腕的绝对位置，可以获得佩戴该手套的用户的手掌及手臂的准确的位置和姿态，而不是现有技术中那样仅得到手掌相对于肘部的位置和姿态，从而提升用户体验。

另外，通过上述的动作捕捉手套获取的三根手指的运动信息可以为拇指、食指和中指的运动信息，在虚拟现实系统中可以将无名指和小指的运动信息处理为与中指运动信息相同或相似。这样，通过上述的动作捕捉手套只需获取三根手指的运动信息即可完成大多数虚拟现实系统中所需要的动作，例如，点选操作、长按操作、抓握操作、捏合操作等。

通过上述的动作捕捉手套，即可完成大多数虚拟现实系统中所需要的动作，还减少了传感器的数量，有利于用户穿戴和灵活运动，进一步提升了用户体验。

图2为本实用新型一个实施例提供的用于虚拟现实系统的动作捕捉手套200。如图2所示，动作手套200除上述图1所示的动作捕捉手套100所包括的部件之外还包括收发装置402。例如，收发装置402可设置于手掌部40的手背侧。

收发装置402可与第一惯性传感器101、第二惯性传感器201、第三惯性传感器301、第四惯性传感器401和第五惯性传感器501有线或无线地连接。收发装置801接收第一惯性传感器101、第二惯性传感器201、第三惯性传感器301、第四惯性传感器401和第五惯性传感器501发送的运动信息，并发送所接收的运动信息。

例如，收发装置801接收第一惯性传感器101采集到的拇指运动信息、第二惯性传感器201采集到的食指运动信息、第三惯性传感器301采集到的中指运动信息、第四惯性传感器401采集到的手掌运动信息和第五惯性传感器501采集到的手腕运动信息，并将所接收到的运动信息发送给虚拟现实系统的终端以进行相应的处理。

图3为本实用新型一个实施例提供的用于虚拟现实系统的动作捕捉手套300。如图3所示，动作捕捉手套300还可包括电源403。例如，电源403可设置于手掌部40的手背侧。电源403可连接至第一惯性传感器101、第二惯性传感器201、第三惯性传感器301、第四惯性传感器401和第五惯性传感器501，从而为其供电。例如，电源403可以为电池或者电源403可外接其他电源，从而为惯性传感器和/或收发装置供电。

图4为本实用新型一个实施例提供的一种虚拟现实系统1000。如图所示，该系统1000包括动作捕捉手套400、终端500、头戴式显示器600和运动追踪器700。

动作捕捉手套400可以为图1示出的动作捕捉手套100、图2示出的动作捕捉手套200、图3示出的动作捕捉手套300中的任意一个，在此不再赘述。

运动追踪器700追踪光学标记502，获取光学标记502的位置信息和姿态信息，以及发送所获取的位置信息.

终端500接收来自运动追踪器700的光学标记502的位置信息从而确定佩戴所述手腕部的手腕的绝对位置。终端500还接收第一惯性传感器101、第二惯性传感器102、第三惯性传感器103、第四惯性传感器104、第五惯性传感器105采集的运动信息，以及根据手腕的绝对位置以及所接收的运动信息确定佩戴所述动作捕捉手套的小臂、手掌、第一手指、第二手指和第三手指的肢体运动信息，根据所确定的肢体运动信息生成虚拟对象的姿态、位置和手势信息。

头戴式显示器600接收并显示终端500生成的虚拟对象的姿态、位置和手势信息。

例如，在该虚拟现实系统中，按照指定方式穿戴动作捕捉手套400之后，需要对各个惯性传感器和光学标记的安装误差进行校准。校准可以按照用户指定和设计校准姿态。校准时，测量对象需要做出按照指定的方式与校准道具接触的动作。终端500根据已知的校准道具姿态，预先设定的校准时测量对象相对于校准道具的姿态和位置，以及惯性传感器测量到的运动信息，确定传感器单元和光学标记的安装误差。完成传感器单元的校准后，即可开始对运动捕捉对象(待测对象)的运动进行捕捉。

进行运动捕捉时，终端500通过运动追踪器700发送的光学标记502的位置信息及校准得到的光学标记的安装误差可确定佩戴动作捕捉手套的手腕的绝对位置。

终端500根据第五惯性传感器501传送的运动信息、校准得到的第五惯性传感器501与小臂之间的相对姿态以及手腕的绝对位置确定出小臂的运动信息(包括速度、加速度、时序、姿态等)；终端500基于预设的小臂长度得到肘部位置。终端500根据第四惯性传感器401传送的运动信息以及校准得到的第四惯性传感器401与手掌之间的相对姿态确定手掌的运动信息(包括速度、加速度、时序、姿态等)；终端500基于预设的手掌长度和得到的腕部位置得到各个手指根部的位置。

终端500根据第一惯性传感器101传送的运动信息以及校准得到的第一惯性传感器101与第一手指(例如拇指)之间的相对姿态确定第一手指的运动信息(包括速度、加速度、时序、姿态等)；终端500基于预设的第一手指的指节长度和得到的第一手指根部位置得到第一手指的各个指节位置和姿态。

同理，终端500可以得到第二手指(例如食指)的各个指节位置和姿态以及第三手指(例如中指)的各个指节位置和姿态。

作为一种选择，终端500将未安装惯性传感器的手指(例如无名指和小指)的各个指节的位置和姿态处理为于中指相同。

上述虚拟现实系统通过光学标记502而获得佩戴该手套的手腕的绝对位置，进而根据小臂、手腕、手掌、三根手指的运动信息和手腕的绝对位置，可以获得佩戴该手套的用户的手掌和手臂的准确的位置和姿态，而不是现有技术中那样仅得到手掌相对于肘部的位置和姿态，从而提升用户体验。

另外，通过上述虚拟现实系统中的动作捕捉手套获取的三根手指的运动信息可以为拇指、食指和中指的运动信息，在虚拟现实系统中可以将无名指和小指的运动信息处理为与中指运动信息相同或相似。这样，通过上述的动作捕捉手套只需获取三根手指的运动信息即可完成大多数虚拟现实系统中所需要的交互动作，例如，点选操作、长按操作、抓握操作、捏合操作等。

通过上述虚拟现实系统，动作捕捉手套可完成大多数虚拟现实系统中所需要的动作，还减少了传感器的数量，有利于用户穿戴和灵活运动，进一步提升了用户体验。

Claims (6)

1.一种用于虚拟现实系统的动作捕捉手套，其特征在于，包括：

三指指套，包括：

第一指套，包括第一惯性传感器，设置于所述第一指套的第二指节处，发送所述第一惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述第一指套的第一手指的运动信息；

第二指套，包括第二惯性传感器，设置于所述第二指套的第二指节处，发送所述第二惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述第二指套的第二手指的运动信息；

第三指套，包括第三惯性传感器，设置于所述第三指套的第二指节处，发送所述第三惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述第三指套的第三手指的运动信息；

手套本体，分别与所述第一指套、所述第二指套和所述第三指套相连，包括：

第四惯性传感器，设置于所述手套本体的手背处，发送所述第四惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述手套本体的手掌的运动信息；

手腕部，与所述手套本体相连，包括：

第五惯性传感器，设置于所述手腕部的背侧，发送所述第五惯性传感器的运动信息，以供所述虚拟现实系统确定佩戴所述手腕部的手腕的运动信息；

光学标记，设置于所述手腕部的所述背侧，供所述虚拟现实系统追踪以获取佩戴所述手腕部的手腕的绝对位置。

2.如权利要求1所述的手套，其特征在于，所述手掌部还包括：

收发装置，接收来自所述第一惯性传感器、所述第二惯性传感器、所述第三惯性传感器、所述第四惯性传感器和所述第五惯性传感器的姿态信息，发送所接收的姿态信息。

3.如权利要求1所述的手套，其特征在于，所述手掌部还包括：

电源，连接至所述第一惯性传感器、所述第二惯性传感器、所述第三惯性传感器、所述第四惯性传感器和所述第五惯性传感器。

4.一种虚拟现实系统，其特征在于，包括：

动作捕捉手套，包括：

三指指套，包括：

第一指套，包括第一惯性传感器，设置于所述第一指套的第二指节处，发送所述第一惯性传感器的运动信息；

第二指套，包括第二惯性传感器，设置于所述第二指套的第二指节处，发送所述第二惯性传感器的运动信息；

第三指套，包括第三惯性传感器，设置于所述第三指套的第二指节处，发送所述第三惯性传感器的运动信息；

手套本体，分别与所述第一指套、所述第二指套和所述第三指套相连，包括：

第四惯性传感器，设置于所述手套本体的手背处，发送所述第四惯性传感器的运动信息；

手腕部，与所述手套本体相连，包括：

第五惯性传感器，设置于所述手腕部的背侧，发送所述第五惯性传感器的运动信息；

光学标记，设置于所述手腕部的所述背侧；

运动追踪器，追踪所述光学标记，获取所述光学标记的位置信息，以及发送所获取的位置信息；

终端，接收来自所述运动追踪器的位置信息从而确定佩戴所述手腕部的手腕的绝对位置，所述终端还接收来自所述第一惯性传感器、所述第二惯性传感器、所述第三惯性传感器、所述第四惯性传感器和所述第五惯性传感器的运动信息，以及根据所述手腕的绝对位置以及所接收的运动信息确定佩戴所述动作捕捉手套的小臂、手掌、第一手指、第二手指和第三手指的肢体运动信息，根据所确定的肢体运动信息生成虚拟对象的姿态、位置和手势信息；

头戴式显示器，接收并显示所述终端生成的虚拟对象的姿态、位置和手势信息。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述手掌部还包括：

收发装置，接收来自所述第一惯性传感器、所述第二惯性传感器、所述第三惯性传感器、所述第四惯性传感器和所述第五惯性传感器的姿态信息，发送所接收的姿态信息。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述手掌部还包括：

电源，连接至所述第一惯性传感器、所述第二惯性传感器、所述第三惯性传感器、所述第四惯性传感器和所述第五惯性传感器。