RU96116414A

RU96116414A - Способ отслеживания и отображения положения и ориентации пользователя в пространстве и система для осуществления способа

Info

Publication number: RU96116414A
Application number: RU96116414/12A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Латыпов
Original assignee: Н.Н. Латыпов
Filing date: 1996-08-14
Publication date: 1998-11-10

Claims

1. Способ отслеживания и отображения положения и ориентации пользователя в пространстве, при котором определяют параметры перемещения частей тела пользователя, преобразуют полученные данные измерений в требуемую форму их представления и обрабатывают совокупности преобразованных данных для получения данных, определяющих положение и ориентацию пользователя в пространстве, отличающийся тем, что а) закрепляют у каждого из основных сочленений сегментов опорно-двигательной системы пользователя средство определения по меньшей мере одного угла между сегментами, примыкающими к соответствующему сочленению, б) размещают по меньшей мере на одном из сегментов опорно-двигательной системы пользователя средство определения опорных направлений, в) определяют ориентацию по меньшей мере одного сегмента, на котором размещено средство определения опорных направлений, относительно упомянутых опорных направлений, г) определяют углы между сегментами, примыкающими к упомянутым основным сочленениям, д) определяют ориентацию и положение пользователя в целом в пространстве на основе полученных значений углов и ориентации упомянутого по меньшей мере одного сегмента, на котором размещено средство определения опорных направлений.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что повторяют с заданной периодичностью выполнение операций с (в) по (д) для получения взаимосвязанных последовательностей данных, определяющих изменение во времени положения и ориентации пользователя в пространстве в соответствии с его реальными движениями.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что осуществляют регистрацию полученных данных положения и ориентации пользователя в пространстве для последующего использования.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при осуществлении операции (д) используют значения линейных размеров сегментов опорно-двигательной системы пользователя и дополнительно осуществляют следующие операции: е) определяют опорный сегмент или сегменты опорно-двигательной системы пользователя, ж) позиционируют упомянутый опорный сегмент или сегменты относительно опоры в отображаемом пространстве.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что повторяют операции с (в) по (ж) с заданной периодичностью для получения и регистрации последовательности данных положения и ориентации пользователя в отображаемом пространстве и для отображения движений пользователя в соответствии с полученными данными.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что движения пользователя отображают в реальном времени.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что движения пользователя в соответствии с зарегистрированными данными отображают по мере необходимости в последующий момент времени.

8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что движения пользователя отображают в соответствии с необходимым ракурсом наблюдения.

9. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют редактирование полученного отображения движений пользователя и отображают отредактированное изображение его движений.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в качестве опорных направлений используют направления "север-юг" датчика геомагнитного поля и направления датчика местной вертикали.

11. Способ по любому из пп. 1 - 9, отличающийся тем, что в качестве опорных направлений используют направления "север-юг" и "запад-восток" датчика геомагнитного поля.

12. Способ по любому из пп. 1 - 9, отличающийся тем, что в качестве опорных направлений используют направления, формируемые гиростабилизированными датчиками опорных направлений.

13. Способ по любому из пп. 1 - 9, отличающийся тем, что в качестве опорных направлений используют направления, формируемые внешним источником опорных направлений.

14. Способ по любому из пп. 1 - 9, отличающийся тем, что в качестве средства определения опорных направлений используют по меньшей мере одну пару пространственно разнесенных датчиков абсолютных координат, размещаемую по меньшей мере на одном из сегментов опорно-двигательной системы пользователя.

15. Способ по любому из пп. 4 - 14, отличающийся тем, что линейные размеры сегментов опорно-двигательной системы пользователя задают на основе известных пропорций тела человека с использованием данных роста пользователя.

16. Способ по любому из пп. 4 - 15, отличающийся тем, что масштабируют значения линейных размеров сегментов опорно-двигательной системы пользователя для соответствующего изменения его размеров относительно отображаемого пространства.

17. Способ по любому из пп. 4 - 16, отличающийся тем, что при использовании манипулятора для взаимодействия пользователя с объектами отображаемого виртуального пространства, положение манипулятора определяют по положению удерживающей его руки пользователя, а точную ориентацию манипулятора определяют с помощью размещаемого на нем дополнительного средства определения упомянутых опорных направлений.

18. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в качестве основных сочленений между сегментами опорно-двигательной системы пользователя выбирают тазобедренный сустав, коленные суставы, голеностопные суставы, плечевые суставы, локтевые суставы, кистевые суставы, сочленение головы и плеч и сочленение грудного и поясничного отделов позвоночника.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что в качестве основных сочленений дополнительно выбирают суставы стопы и пальцев кисти рук.

20. Система отслеживания и отображения положения и ориентации пользователя в пространстве, содержащая множество датчиков параметров движения, размещенных на частях тела пользователя, средство преобразования сигналов датчиков в требуемую форму их представления, блок обработки измеренных данных, вход которого соединен с выходом средства преобразования, и блок отображения пространственного положения и ориентации пользователя, связанный с блоком обработки измеренных данных, отличающаяся тем, что содержит средство определения опорных направлений, размещенное по меньшей мере на одном из сегментов опорно-двигательной системы пользователя, блок опроса, соединенный каналами опроса с датчиками параметров движения и средством определения опорных направлений, при этом выход блока опроса соединен с входом средств преобразования, а в качестве датчиков параметров движения использованы датчики относительных углов поворота, размещенные в непосредственной близости от основных сочленений между сегментами опорно-двигательной системы пользователя или на самих сегментах.

21. Система по п. 20, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере одно средство взаимодействия пользователя с объектами виртуального пространства, на котором размещено дополнительное средство определения опорных направлений, связанное каналом опроса с блоком опроса.

22. Система по п. 20 или 21, отличающаяся тем, что датчик относительного угла поворота выполнен в виде тензодатчика.

23. Система по п. 20 или 21, отличающаяся тем, что датчик относительного угла поворота выполнен в виде оптиковолоконного датчика.

24. Система по любому из пп. 20 - 23, отличающаяся тем, что средство определения опорных направлений содержит датчик геомагнитного поля.

25. Система по п. 24, отличающаяся тем, что средство определения опорных направлений дополнительно содержит датчик местной вертикали.

26. Система по п. 25, отличающаяся тем, что в качестве датчика местной вертикали использован датчик гравитации.

27. Система по любому из пп. 20 - 23, отличающаяся тем, что средство определения опорных направлений содержит датчик сигнала искусственного внешнего источника опорных направлений.

28. Система по любому из пп. 20 - 27, отличающаяся тем, что содержит средство хранения преобразованных измеренных данных для последующего воспроизведения пространственного положения и ориентации пользователя, связанное шиной передачи данных с блоком обработки измеренных данных.

29. Система по любому из пп. 20 - 28, отличающаяся тем, что содержит средство ввода дополнительных данных, предназначенных для использования при построении математической модели трехмерного пространства и математической модели отображаемого в нем пользователя, соединенное с соответствующим входом блока обработки измеренных данных.

30. Система по любому из пп. 20 - 29, отличающаяся тем, что содержит блок формирования изображения под требуемым углом зрения и редактирования изображения, своим входом соединенный с выходом блока обработки измеренных данных, а выходом - с входом блока отображения пространственного положения и ориентации пользователя.