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

Технология внутреннего позиционирования VR может определять местонахождение гарнитуры VR и управлять VR-устройствами, такими как VIVE Tracker, в космосе. С помощью космического VR-устройства можно не только обеспечить лучшее погружение, возникающее в результате чувство головокружения будет значительно уменьшено, весь экран может быть реальностью, мир действительно движется в соответствии с нашими движениями. Технология внутренней локации 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 оптическая технология, активная в инфракрасном диапазоне, а Sony PlayStation VR — оптическая технология, активная в видимом свете.

Технология позиционирования внутри помещений HTC Vive Lighthouse.

Технология позиционирования внутри помещений Lighthouse от HTC — это технология позиционирования с лазерным сканированием., лазерными и светочувствительными датчиками для определения местоположения движущихся объектов. Два лазерных излучателя расположены по диагонали, образуя прямоугольную область регулируемого размера. Лазерный луч излучается двумя рядами фиксированных светодиодов внутри передатчика шесть раз в секунду. Каждый лазерный излучатель имеет два сканирующих модуля, которые соответственно передают лазерное сканирование и пространство позиционирования в пространство позиционирования поочередно в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Головы и рукоятки HTC Vive имеют более 70 датчиков света. Путем расчета времени приема лазера для расчета точного положения датчика относительно лазерного излучателя положение и направление видимой головы могут быть обнаружены несколькими фотодатчиками. Здесь необходимо пояснить, 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 разные светочувствительные датчики, таким образом Наконец, создается трехмерная модель головы и ручки на основе положения каждого светового датчика, 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 задержки, не боится блокировки, даже если ручка на спине или промежности все еще может захватить. Можно сказать, что технология лазерного позиционирования может 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 воздействие естественного света на основе технологии обработки изображений. Кроме того, по сравнению с двумя другими продуктами, HTC Vive может позволить пользователям выполнять действия в определенном пространстве, пользователь ограничен, может адаптироваться к необходимости перемещать игру. Однако из-за того, что базовая станция запуска лазера HTC Vive использует механическое управление для управления пространством позиционирования лазерного сканирования и само механическое управление, возникают проблемы со стабильностью и низкой долговечностью, поскольку стабильность и долговечность HTC Vive немного хуже. .

Технология позиционирования Oculus Rift

Oculus Rift использует технологию активного оптического позиционирования.

Знающий пользователь Oculus Rift может знать, что устройства Oculus Rift скрывают часть инфракрасного света (то есть маркеры), которые излучают инфракрасный свет и снимают с помощью двух инфракрасных камер в режиме реального времени. Так называемая инфракрасная камера установлена ​​в инфракрасном фильтре снаружи камеры, поэтому камера может захватывать только голову и ручку (касание Oculus) 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 получения 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 конечным устройством в системе координат камеры, соответствующей трехмерной модели устройства, и, таким образом, мониторинг головы игрока, движений рук в режиме реального времени. Здесь необходимо пояснить, что если вы хотите узнать информацию о расположении 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 в соответствии с идентификационным номером вы можете узнать расположение инфракрасного света на информации об устройстве.

Кроме того, Oculus Rift оснащен датчиком с девятью осями, который использует датчик с девятью осями для расчета пространственного положения устройства, когда инфракрасное оптическое позиционирование закрыто или размыто. Из-за очевидного нулевого смещения и дрейфа девяти осей инфракрасная оптическая система позиционирования также может использовать полученную информацию о местоположении 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. Из-за высокой скорости съемки используемых камер и того, что такие системы всегда могут получить абсолютные координаты положения маркера в текущем пространстве, кумулятивной ошибки не возникает.

Однако из-за ограниченного обзора камеры ограниченный ассортимент доступных продуктов в значительной степени ограничивает досягаемость пользователя, что делает невозможным использование Oculus Rift для игр виртуальной реальности, требующих широкого спектра действий, таких как ходьба. Поэтому, 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 тела и объект с цветной подсветкой, аналогичный предыдущему PS Move, для отслеживания положения головы человека и элементов управления. На головку и ручку наденем шарик со светодиодной подсветкой, каждая ручка, головка установлена ​​на каждой из них. Эти светодиодные световые шары могут излучать свой собственный свет, а разные световые шары излучаются светом разных цветов, так что съемка камеры, световой шар и фоновая среда между каждым шаром могут быть очень хорошим различием.

Первоначально PS3 использовала одну камеру, вычисляя радиус шара на картинке, чтобы вычислить положение шара относительно камеры и, в конечном итоге, определить положение ручки и головы. Однако точность позиционирования одной камеры невысока, надежность невысока, и иногда окружающая среда будет идентифицироваться как ручка цветного объекта, иногда сильный солнечный свет не сработает. Поэтому в PS4 используется соматосенсорная камера, то есть бинокулярная камера, использование двух изображений, снятых 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 и надежность PS4 значительно улучшились.
Определите хорошие трехмерные координаты, то есть три степени свободы x, y, z, серия PS использует девять для расчета трех других степеней свободы и свободы вращения. Таким образом получают шесть степеней свободы и определяют пространственное положение и ориентацию рукоятки.

Из вышеприведенного описания мы можем знать, что PS может поддерживать несколько одновременно расположенных целей и различать их разными цветами. Однако из-за плохого противоукрытия ПС, как только использование нескольких окклюзий друг с другом сразу сказывалось на позиционировании. И из-за ограниченного диапазона бинокулярной камеры, PS Mobile ограничен, доступен только в рамках деятельности камеры, в основном сидит только перед ПК. Хотя PS4 в настоящее время использует бинокулярную камеру, но по-прежнему использует позиционирование в видимом свете, на нее легко влияет цвет фона. Кроме того, по результатам пользовательского опыта, отраженного в случае более быстрого захвата движения, камера не может справиться с проблемой.
Наконец, мы можем сравнить следующую таблицу, чтобы увидеть преимущества и недостатки трех технологий позиционирования продуктов.