CN206162395U - 一种用于虚拟现实环境的动作捕捉系统 - Google Patents

Abstract

一种用于虚拟现实环境的动作捕捉系统，包括手臂部、手腕部、手套本体、与所述手套本体连接的第一指套、第二指套、第三指套，本实用新型通过获取手指、手掌、手腕、手臂的肢体动作，从而获得佩戴该手套的手指、手掌、手腕、手臂的运动信息，从而可以确定佩戴该手套的用户的手臂的姿态，进而反映在虚拟现实中可以使用户通过头戴式显示器看到完整的手臂的运动，通过红外LED定位进一步提高了手部动作的捕捉精度，避免了由于惯性传感器用久而导致的累积误差问题，通过运算单元提供手势识别功能并降低动作捕捉算法对终端的资源消耗，从而提高了手势识别算法的执行效率，从而降低了肢体动作延迟，从而提升用户体验。

Description

一种用于虚拟现实环境的动作捕捉系统

技术领域

本实用新型涉及一种虚拟现实技术领域，尤其是一种用于虚拟现实环境的动作捕捉系统。

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。

现有技术的动作捕捉手套确定的是手腕、手掌和手指相对于肘部的相对位置，无法确定上臂的位置和姿态，因此在沉浸式虚拟现实环境中的人机交互并不自然；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，且成本较高，并且现有技术是假设肩部相对头部位置固定，在实际中转身、转头、侧头等动作会使得交互数据不准确、出现较大的位置误差。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种具有手势识别功能、定位准确的用于虚拟现实环境动作捕捉手套。

本实用新型的技术方案为：一种用于虚拟现实环境的动作捕捉系统，包括手臂部、手腕部、手套本体、与所述手套本体连接的第一指套、第二指套、第三指套，所述第一指套上设置有第一惯性传感器，所述第二指套上设置有第二惯性传感器，所述第三指套上设置有第三惯性传感器，所述手套本体上设置有第四惯性传感器；所述手腕部的背侧设置有第五惯性传感器；所述手臂部设置有第六惯性传感器，其特征在于：所述手臂部还包括运算单元、无线通信模块、电源模块，所述运算单元分别与无线通信模块、电源模块连接，所述无线通讯模块通过无线的方式与终端连接，所述终端与头戴式显示器连接，所述头戴式显示器上设置红外滤光片，所述手套本体上还设置有与红外滤光片相配合的红外LED灯，通过红外LED灯确定手套本体上的第四惯性传感器与终端的相对位置，进行动态的校准，从而提高手部动作捕捉，从而提高第四惯性传感器的准确度。

所述运算单元还与第一惯性传感器、第二惯性传感器、第三惯性传感器、第四惯性传感器、第五惯性传感器、第六惯性传感器连接，通过运算单元接收处理来自第一惯性传感器、第二惯性传感器、第三惯性传感器、第四惯性传感器、第五惯性传感器、第六惯性传感器的动作信息，并根据所接收的运动信息确定佩戴所述动作捕捉手套的第一手指、第二手指和第三手指、手掌、手腕、手臂的肢体运动信息，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，并将生成的虚拟对象的姿态、位置和手势信息通过无线通信模块传输至终端，通过终端进一步处理后，通过头戴式显示器显示终端生成的虚拟对象的姿态、位置和手势信息。

所述电源模块还与第一惯性传感器、第二惯性传感器、第三惯性传感器、第四惯性传感器、第五惯性传感器、第六惯性传感器连接。

所述电源模块为锂电池或充放电电路。

所述运算单元为MCU芯片或者FPGA。

本实用新型的有益效果为：通过设置在手指、手掌、手腕、手臂的惯性传感器或弯曲传感器获取手指、手掌、手腕、手臂的肢体动作，从而获得佩戴该手套的手指、手掌、手腕、手臂的运动信息，从而可以确定佩戴该手套的用户的手臂的姿态，进而反应在虚拟现实中可以使用户通过显示器看到完整的手臂的运动，不仅通过少量的传感器可以完成大多数虚拟现实系统中所需要的动作，降低了成本，并且有利于用户穿戴和灵活运动，进一步提升了用户体验，另外，通过红外LED灯进一步提高了各个传感器的精度，避免了由于传感器永久而导致的肢体动作不准确问题，通过运算单元进行手势识别算法执行，降低动作捕捉算法对终端的资源消耗，从而降低了肢体动作延迟，从而提升用户体验。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的原理框架图；

图中，1-第一惯性传感器，2-第二惯性传感器，3-第三惯性传感器，4-手套本体，41-第四惯性传感器，42-红外LED灯，6-手腕部，61-第五惯性传感器，7-手臂部，71-第六惯性传感器，72-电源模块，73-运算单元，74-无线通讯模块，8-头戴式显示器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1、图2所示，一种用于虚拟现实环境的动作捕捉系统，包括手臂部7、手腕部6、手套本体4、与所述手套本体4连接的第一指套、第二指套、第三指套，所述第一指套上设置有第一惯性传感器1，所述第二指套上设置有第二惯性传感器2，所述第三指套上设置有第三惯性传感器3，所述手套本体4上设置有第四惯性传感器41；所述手腕部6的背侧设置有第五惯性传感器61；所述手臂部7设置有第六惯性传感器71，其特征在于：所述手臂部7还包括运算单元73、无线通信模块74、电源模块72，所述运算单元73分别与无线通信模块74、电源模块72连接，所述无线通讯模块74通过无线的方式与终端连接，所述终端与头戴式显示器8连接，所述头戴式显示器8上设置红外滤光片，所述手套本体4上还设置有与红外滤光片相配合的红外LED灯42，通过红外LED灯42确定手套本体4上的第四惯性传感器41与终端的相对位置，从而提高第四惯性传感器41的准确度。

所述运算单元73还与第一惯性传感器1、第二惯性传感器2、第三惯性传感器3、第四惯性传感器41、第五惯性传感器61、第六惯性传感器71连接，通过运算单元73接收处理来自第一惯性传感器1、第二惯性传感器2、第三惯性传感器3、第四惯性传感器4、第五惯性传感器61、第六惯性传感器71的动作信息，并根据所接收的运动信息确定佩戴所述动作捕捉手套的第一手指、第二手指和第三手指、手掌、手腕、手臂的肢体运动信息，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，并将生成的虚拟对象的姿态、位置和手势信息通过无线通信模块传输至终端，通过终端进一步处理后，通过头戴式显示器8显示终端生成的虚拟对象的姿态、位置和手势信息。

所述电源模块72还与第一惯性传感器1、第二惯性传感器2、第三惯性传感器3、第四惯性传感器41、第五惯性传感器61、第六惯性传感器71连接。

所述电源模块72为锂电池或充放电电路。

所述运算单元为MCU芯片或者FPGA。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (5)

1.一种用于虚拟现实环境的动作捕捉系统，包括手臂部、手腕部、手套本体、与所述手套本体连接的第一指套、第二指套、第三指套，所述第一指套上设置有第一惯性传感器，所述第二指套上设置有第二惯性传感器，所述第三指套上设置有第三惯性传感器，所述手套本体上设置有第四惯性传感器；所述手腕部的背侧设置有第五惯性传感器；所述手臂部设置有第六惯性传感器，其特征在于：所述手臂部还包括运算单元、无线通信模块、电源模块，所述运算单元分别与无线通信模块、电源模块连接，所述无线通讯模块通过无线的方式与终端连接，所述终端与头戴式显示器连接，所述头戴式显示器上设置红外滤光片，所述手套本体上还设置有与红外滤光片相配合的红外LED灯。

2.根据权利要求1所述的一种用于虚拟现实环境的动作捕捉系统，其特征在于：所述运算单元还与第一惯性传感器、第二惯性传感器、第三惯性传感器、第四惯性传感器、第五惯性传感器、第六惯性传感器连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于虚拟现实环境的动作捕捉系统，其特征在于：所述电源模块还与第一惯性传感器、第二惯性传感器、第三惯性传感器、第四惯性传感器、第五惯性传感器、第六惯性传感器连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于虚拟现实环境的动作捕捉系统，其特征在于：所述电源模块为锂电池或充放电电路。

5.根据权利要求1所述的一种用于虚拟现实环境的动作捕捉系统，其特征在于：运算单元为MCU芯片或FPGA。