虚拟现实装置及虚拟现实系统的制作方法

本发明涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种虚拟现实装置及虚拟现实系统。

背景技术：

在虚拟现实系统中，获取目标物的位置及姿态是整个系统必不可少且非常关键的步骤。

现有技术中，获取目标物的位置及姿态的方法为：在目标物上贴附标记物，该标记物例如为反光片，然后，利用多台照相机对目标物进行拍照以获得具有标记物的图像，通过分析图像中标记物的二位坐标位置以及变化来获得目标物的实时位置及实时姿态。

现有技术中的上述获取目标物的位置及姿态的方法存在如下缺陷：

1、需要布置照相机才能获得图像。

2、照相机自身性能影响目标物的实时位置及姿态的连续性，例如，受照相机连续拍照频率的影响而导致目标物的实时位置及姿态的连续性较差。

3、照相机图像生成需要一定时间，导致所获取的目标物的实时位置及姿态产生延时。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的实施例提供了一种虚拟现实装置及系统。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是：

一种虚拟现实装置，用于获取目标物的实时位置及实时姿态，包括：

信号发射装置，其设置于所述目标物上以用于向外部发射信号；

信号接收装置，其设置于目标物外的预设空间位置，所述信号接收装置配置成：具有接收所述信号发射装置所发射的信号的接收平面；

处理单元，其配置成：根据所述接收平面所接收的信号来判断信号发射装置的实时位置及实时姿态以获取所述目标物的实时位置及实时姿态。

优选地，所述信号发射装置为光信号发射装置，所述信号接收装置为光信号接收装置，所述光信号接收装置配置成：根据所述信号发射装置发出的光线照射在接收平面不同的二位坐标位置而产生不同电信号，所述处理单元根据所述光信号接收装置发射的电信号来确定所述光信号发射装置的实时位置及实时姿态以获取目标物的实时位置及实时姿态。

优选地，所述光信号发射装置为红外线发射器，所述光信号接收装置为红外线光电板。

优选地，所述处理单元配置成：

获取处于初始状态的目标物上的光信号发射装置所发出的光线照射于接收平面上的初始二位坐标以获取光信号发射装置的初始位置及初始姿态；

获取处于运动状态的目标物上的光信号发射装置照射于接收平面上的实时二位坐标；

建立实时二位坐标与初始二位坐标的仿真矩阵；

根据所述仿真矩阵以及光信号发射装置的初始位置及初始姿态计算出所述光信号发射装置的实时位置及实时姿态；

根据所述光信号发射装置的实时位置及实时姿态以获得所述目标物的实时位置及实时姿态。

优选地，所述处理单元预存储有所述光信号发射装置相对于所述目标物的位置关系信息，所述处理单元根据所述位置关系信息以及所述光信号发射装置的实时位置及实时姿态确定所述目标物的实时位置及实施姿态。

本发明还公开了一种虚拟现实系统，包括：

虚拟现实装置和显示装置，

所述虚拟现实装置包括：

信号发射装置，其设置于所述目标物上以用于向外部发射信号；

信号接收装置，其设置于目标物外的预设空间位置，所述信号接收装置配置成：具有接收所述信号发射装置所发射的信号的接收平面；

处理单元，其配置成：根据所述接收平面所接收的信号来判断信号发射装置的实时位置及实时姿态以获取所述目标物的实时位置及实时姿态；

所述显示装置，其用于显示基于实时位置及实时姿态所形成的图像。

优选地，所述信号发射装置为光信号发射装置，所述信号接收装置为光信号接收装置，所述光信号接收装置配置成：根据所述信号发射装置发出的光线照射在接收平面不同的二位坐标位置而产生不同电信号，所述处理单元根据所述光信号接收装置发射的电信号来确定所述光信号发射装置的实时位置及实时姿态以获取目标物的实时位置及实时姿态。

优选地，所述处理单元配置成：

获取处于初始状态的目标物上的光信号发射装置所发出的光线照射于接收平面上的初始二位坐标以获取光信号发射装置的初始位置及初始姿态；

获取处于运动状态的目标物上的光信号发射装置照射于接收平面上的实时二位坐标；

建立实时二位坐标与初始二位坐标的仿真矩阵；

根据所述仿真矩阵以及光信号发射装置的初始位置及初始姿态计算出所述光信号发射装置的实时位置及实时姿态；

根据所述光信号发射装置的实时位置及实时姿态以获得所述目标物的实时位置及实时姿态。

优选地，所述处理单元预存储有所述光信号发射装置相对于所述目标物的位置关系信息，所述处理单元根据所述位置关系信息以及所述光信号发射装置的实时位置及实时姿态确定所述目标物的实时位置及实施姿态。

与现有技术相比，本发明公开的虚拟现实装置及虚拟现实系统的有益效果是：本发明通过信号发射装置与信号接收装置的配合来获取目标物的二位坐标，相比现有技术中采用照相机通过获取图像而获得目标物的二位坐标的方式，通过本发明所获取的目标物的实时位置和实施姿态连续性好，且延时时间极短。

应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本发明。

本发明中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所发明的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为本发明的实施例所提供的虚拟现实系统的结构示意图(目标物处于初始位置)。

图2为本发明的实施例所提供的虚拟现实系统的结构示意图(目标物处于实时位置)。

附图标记：

100-目标物；10-光信号发射装置；20-光信号接收装置；21-控制电路；30-处理单元；40-显示装置。

具体实施方式

为了使得本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。

如图1和图2所示，本发明公开的实施例公开了一种虚拟现实装置，用于获取目标物100的实时位置及实时姿态，该虚拟现实装置特别用于获取运动行程较小的目标物100的实施位置和实时姿态。该虚拟显示装置40包括：信号发射装置、信号接收装置以及处理单元30。

选用光信号发射装置10作为信号发射装置，例如选用红外线发射器作为信号发射装置，该光信号发射装置10装设在目标物100上，用于向信号接收装置发射光线。

选用光信号接收装置20作为信号接收装置，例如，选用光电板作为信号接收装置，该光电板用于将光信号转换为电信号，在本发明中，光电板由多个光电单元块对接而成，同时，光电板上集成有控制电路21，该控制电路21的作用在于：光线照射在不同二位坐标位置的光电单元上，控制电路21向处理单元30发出代表被照射光电单元的二位坐标位置的电信号，使得处理单元30接收到该信号时便获得光线的轨迹(如光线的角度及光源的位置)，进而获得光信号接收装置20的位置和姿态(光线的倾斜角度代表着光信号发射装置10的姿态)。

应该说明：光信号接收装置20是通过光电板的下板面作为接收平面而受到光线激发而产生代表二位坐标位置的电信号的。

处理单元30在获知被照射位置的二位坐标后，根据光信号接收装置20与目标物100上的光信号发射装置10之间的预设的位置关系变可获得目标物100的实时位置及实时姿态。具体地，

使处理单元30配置成：

获取处于初始状态的目标物100上的光信号发射装置10所发出的光线照射于接收平面上的初始二位坐标以获取光信号发射装置10的初始位置及初始姿态；

获取处于运动状态的目标物100上的光信号发射装置10照射于接收平面上的实时二位坐标；

建立实时二位坐标与初始二位坐标的仿真矩阵(通过仿真矩阵建立两个二位坐标的位置关系是本领域技术人员的常规技术手段，在此无需赘述)；

根据仿真矩阵以及光信号发射装置10的初始位置及初始姿态计算出光信号发射装置10的实时位置及实时姿态；

根据光信号发射装置10的实时位置及实时姿态以获得目标物100的实时位置及实时姿态。

优选地，处理单元30预存储有光信号发射装置10相对于目标物100的位置关系信息，处理单元30根据位置关系信息以及光信号发射装置10的实时位置及实时姿态确定目标物100的实时位置及实施姿态。

本发明的虚拟现实装置的优势在于：

本发明通过信号发射装置与信号接收装置的配合来获取目标物100的二位坐标，相比现有技术中采用照相机通过获取图像而获得目标物100的二位坐标的方式，通过本发明所获取的目标物100的实时位置和实施姿态连续性好，且延时时间极短。

本发明还公开了一种虚拟现实系统，包括：

上述的虚拟现实装置和显示装置40，

本虚拟现实系统包括上述的虚拟现实装置包括：具体而言，不妨将上述的虚拟现实装置再次继续描述。

该虚拟现实装置包括：

信号发射装置，其设置于目标物100上以用于向外部发射信号；

信号接收装置，其设置于目标物100外的预设空间位置，信号接收装置配置成：具有接收信号发射装置所发射的信号的接收平面；

处理单元30，其配置成：根据接收平面所接收的信号来判断信号发射装置的实时位置及实时姿态以获取目标物100的实时位置及实时姿态；

显示装置40，其用于显示基于实时位置及实时姿态所形成的图像。

优选地，信号发射装置为光信号发射装置10，信号接收装置为光信号接收装置20，光信号接收装置20配置成：根据信号发射装置发出的光线照射在接收平面不同的二位坐标位置而产生不同电信号，处理单元30根据光信号接收装置20发射的电信号来确定光信号发射装置10的实时位置及实时姿态以获取目标物100的实时位置及实时姿态。

优选地，处理单元30配置成：

获取处于初始状态的目标物100上的光信号发射装置10所发出的光线照射于接收平面上的初始二位坐标以获取光信号发射装置10的初始位置及初始姿态；

获取处于运动状态的目标物100上的光信号发射装置10照射于接收平面上的实时二位坐标；

建立实时二位坐标与初始二位坐标的仿真矩阵；

根据仿真矩阵以及光信号发射装置10的初始位置及初始姿态计算出光信号发射装置10的实时位置及实时姿态；

根据光信号发射装置10的实时位置及实时姿态以获得目标物100的实时位置及实时姿态。

优选地，处理单元30预存储有光信号发射装置10相对于目标物100的位置关系信息，处理单元30根据位置关系信息以及光信号发射装置10的实时位置及实时姿态确定目标物100的实时位置及实施姿态。

此外，尽管已经在本发明中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本发明的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本发明。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。