VR-позиционирование и отслеживание головы в HTC vive, Oculus rift и PlayStation.

Технология позиционирования VR в помещении позволяет обнаруживать гарнитуру VR и управлять устройствами VR, такими как VIVE Tracker, в космосе. Космическое устройство VR может не только обеспечить лучшее погружение, возникающее в результате чувство головокружения будет значительно уменьшено, весь экран может стать реальностью, мир действительно движется в соответствии с нашими движениями. Технология определения местоположения в помещении очень важна для настольных устройств виртуальной реальности VR.

HTC vive «Lighthouse» — это технология лазерного позиционирования, Oculus Rift и Sony PlayStation VR — технология оптического позиционирования. Oculus Rift — это активная оптическая технология инфракрасного излучения, а Sony PlayStation VR — активная оптическая технология видимого света.

Технология позиционирования Lighthouse в HTC Vive.

Технология позиционирования HTC Lighthouse в помещении — это технология лазерного сканирования позиционирования., с помощью лазерных и светочувствительных датчиков для определения местоположения движущихся объектов. Два лазерных излучателя расположены по диагонали и образуют прямоугольную область регулируемого размера. Лазерный луч излучается двумя рядами фиксированных светодиодов внутри передатчика шесть раз в секунду. Каждый лазерный излучатель имеет два модуля сканирования, которые передают пространство лазерного сканирования и позиционирования соответственно в пространство позиционирования поочередно в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Головки и ручки HTC Vive оснащены более чем 70 датчиками освещенности. Рассчитав время приема лазера для расчета точного положения датчика относительно лазерного излучателя, положение и направление видимой головы можно определить с помощью нескольких фотодатчиков. Здесь необходимо объяснить, что технология лазерного позиционирования HTC Vive используется в процессе позиционирования идентификатора светочувствительного датчика, при этом данные, которые он получает, одновременно передаются в вычислительный блок, что означает, что вычислительный блок может напрямую различать различные светочувствительные датчики, таким образом Наконец создается трехмерная модель головы и ручки на основе положения каждого датчика освещенности, закрепленного на голове и ручке, а также другой информации.

Технология лазерного позиционирования с низкой стоимостью, высокой точностью позиционирования, распределенной обработкой и другими преимуществами, а также почти без задержек, не боится блокировки, даже если ручка на спине или в промежности все еще может захватывать. Можно сказать, что технология лазерного позиционирования позволяет обеспечить позиционирование в помещении с высокой точностью и высокой скоростью реакции, избегая при этом таких недостатков, как высокая сложность, высокая стоимость оборудования, низкая скорость вычислений и легкое влияние естественного света на основе технологии обработки изображений. Кроме того, по сравнению с двумя другими продуктами, HTC Vive может позволить пользователям осуществлять действия в определенном пространстве, ограниченном пользователем, может адаптироваться к необходимости перемещения игры. Однако из-за того, что базовая станция запуска лазера HTC Vive использует механическое управление для управления пространством позиционирования лазерного сканирования, а также само механическое управление, возникают проблемы со стабильностью и плохой долговечностью, в результате чего стабильность и долговечность HTC Vive немного хуже. .

Технология позиционирования Oculus Rift

Oculus Rift использует технологию активного оптического позиционирования.

Знающие пользователи Oculus Rift могут знать, что устройства Oculus Rift скрывают часть инфракрасного света (то есть маркеры), излучающие инфракрасный свет, и снимают с помощью двух инфракрасных камер в реальном времени. Так называемая инфракрасная камера установлена ​​в инфракрасном фильтре снаружи камеры, поэтому камера может захватывать только голову и ручку (Oculus Touch) в инфракрасном свете, чтобы отфильтровать голову и ручку вокруг видимого светового сигнала для улучшения изображение буквы Коэффициент шума повышает надежность системы.

После получения инфракрасного изображения изображения, собранные двумя камерами под разными углами, передаются в вычислительный блок, а нежелательная информация отфильтровывается визуальным алгоритмом для определения положения инфракрасного света.

Алгоритм повторного использования PnP, то есть использование четырех некомпланарных инфракрасных лучей для информации о местоположении устройства, четыре точки информации об изображении могут быть окончательным устройством в системе координат камеры, подходящей для трехмерной модели устройства, и, таким образом, мониторинг головы игрока и движений рук в режиме реального времени. Здесь необходимо объяснить, что если вы хотите узнать информацию о местонахождении различных инфракрасных ламп на устройстве, вы должны уметь различать разные инфракрасные лампы. Конкретные решения заключаются в следующем:

Он сообщает собственный идентификатор камеры, мигая ИК-лампой. Управляя частотой затвора камеры и частотой мигания каждого светодиода, вы можете контролировать размер изображения каждой инфракрасной лампы на изображении, а затем использовать 10-кадровое изображение каждой точки в 10-кадровом изменении размера изображения, чтобы определить Светодиод Соответствующий идентификационный номер лампочки, а затем по идентификационному номеру вы можете узнать местоположение инфракрасного света в информации об устройстве.

Кроме того, Oculus Rift оснащен девятиосевым датчиком, который использует девятиосевой датчик для расчета пространственного положения устройства, когда инфракрасное оптическое позиционирование перекрыто или размыто. Из-за очевидного смещения нуля и дрейфа девяти осей инфракрасная оптическая система позиционирования также может использовать полученную информацию о позиционировании для калибровки информации, полученной по девяти осям, когда инфракрасная оптическая система позиционирования работает нормально, так что инфракрасное оптическое позиционирование и девять осей компенсируют друг друга.

Активная инфракрасная оптика Oculus Rift + девятиосевая система позиционирования с высокой точностью, сильная антиблокировка. Благодаря высокой скорости съемки используемых камер и тому, что такие системы всегда могут получить абсолютные координаты положения маркера в текущем пространстве, накопительная ошибка отсутствует.

Однако из-за ограниченного обзора камеры ограниченный ассортимент доступных продуктов в значительной степени ограничивает возможности пользователя, делая невозможным использование Oculus Rift для игр виртуальной реальности, требующих широкого спектра действий, таких как ходьба. Таким образом, хотя Oculus Rift может поддерживать одновременное позиционирование нескольких целей, количество целей не может быть слишком большим, обычно не более двух.

Технология позиционирования PlayStation VR

PlayStation VR использует технологию видимого активного оптического позиционирования.

Устройство PlayStation VR использует сенсорную камеру и объект с цветной подсветкой, аналогичный предыдущему PS Move, для отслеживания положения головы человека и элементов управления. На головку и ручку будет установлен шарик со светодиодными лампами, каждая ручка, головка установлена ​​на каждой. Эти светодиодные световые шары могут излучать свой собственный свет, а также разные световые шары, излучаемые светом разных цветов, так что съемка камерой, световой шар и фоновая среда между каждым шаром могут быть очень хорошим различием.

Изначально в PS3 использовалась одна камера: путем расчета радиуса мяча на изображении вычислялось положение мяча относительно камеры и в конечном итоге определялось положение ручки и головы. Однако точность позиционирования одной камеры невысока, надежность невысокая, и иногда окружающая среда будет идентифицироваться как цветная ручка объекта, а иногда сильный солнечный свет не будет работать. Поэтому в PS4 используется соматосенсорная камера, то есть бинокулярная камера, использующая два изображения, снятые камерой, для расчета трехмерных координат шарового пространства. Конкретный принцип: теоретически говоря, для точки в трехмерном пространстве, если эта точка может быть видна двумя камерами одновременно, две камеры одновременно в соответствии с изображением и соответствующими параметрами, вы можете определить момент времени в информации о местоположении в трехмерном пространстве, как показано ниже:

После использования соматосенсорной камеры точность позиционирования PS4 и надежность значительно улучшились.
Определите хорошие трехмерные координаты, то есть три степени свободы x, y, z, серия PS использует девять для расчета остальных трех степеней свободы и свободы вращения. Таким образом получают шесть степеней свободы и определяют пространственное положение и ориентацию ручки.

Из приведенного выше описания мы знаем, что PS может поддерживать одновременное расположение нескольких целей и различать их разными цветами. Однако из-за плохого противоукрытия ПС, как только использование нескольких окклюзий друг с другом, сразу сказалось позиционирование. А из-за ограниченного радиуса действия бинокулярной камеры PS Mobile ограничена, доступна только в рамках деятельности камеры и в основном сидит только перед компьютером. Хотя PS4 в настоящее время использует бинокулярную камеру, но по-прежнему использует позиционирование видимого света, на нее легко влияет цвет фона. Кроме того, согласно результатам пользовательского опыта, отраженным в случае более быстрого захвата движения, камера не может справиться с этой проблемой.
Наконец, мы можем сравнить следующую таблицу, чтобы увидеть преимущества и недостатки трех технологий позиционирования продукта.