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追踪系统及其相关追踪方法

阅读：505发布：2020-05-12

专利汇可以提供追踪系统及其相关追踪方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种追踪系统，用于追踪一用户的肢体动作，所述追踪系统包含有：一头戴式显示器，配戴于一用户的头部，用于收集所述用户的头部信息；一第一传感器，配戴于所述用户的一脚踝，用于收集所述用户的第一脚踝信息；以及一第二传感器，配戴于所述用户的另一脚踝，用于收集所述用户的第二脚踝信息；其中，所述追踪系统通过所述头部信息、所述第一脚踝信息、所述第二脚踝信息及三者彼此的关系，决定所述用户的肢体动作。，下面是追踪系统及其相关追踪方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种追踪系统，用于追踪一用户的肢体动作，其特征在于，所述追踪系统包含：
一头戴式显示器，配戴于一用户的头部，用于收集所述用户的头部信息；
一第一传感器，配戴于所述用户的一脚踝，用于收集所述用户的第一脚踝信息；以及一第二传感器，配戴于所述用户的另一脚踝，用于收集所述用户的第二脚踝信息；
其中，所述头部信息与所述第一脚踝信息之间具有一第一关联，所述头部信息与所述第二脚踝信息之间具有一第二关联，所述第一脚踝信息与所述第二脚踝信息之间具有一第三关联；
其中，所述追踪系统通过所述头部信息、所述第一脚踝信息、所述第二脚踝信息、所述第一关联、所述第二关联及所述第三关联，决定所述用户的肢体动作。
2.如权利要求1所述的追踪系统，其特征在于，所述第一传感器包含一第一惯性测量单元以模拟所述第一传感器的一第一坐标，并且所述第二传感器包含一第二惯性测量单元以模拟所述第二传感器的一第二坐标，所述第三关联包括所述第一坐标与所述第二坐标的距离及相对位置。
3.如权利要求2所述的追踪系统，其特征在于，所述头戴式显示器包含一第三惯性测量单元以模拟所述头戴式显示器的一第三坐标，所述第一关联包括所述第一坐标与所述第三坐标的距离及相对位置，所述第二关联包括所述第二坐标与所述第三坐标的距离及相对位置。
4.如权利要求2所述的追踪系统，其特征在于，所述第一传感器的所述第一坐标与所述第二传感器的所述第二坐标通过一第一连接分享给所述头戴式显示器，并通过一第二连接互相分享。
5.如权利要求2所述的追踪系统，其特征在于，所述第一传感器具有一磁力计或一球型天线矩阵，用于校正所述第一传感器的一位置。
6.一种追踪方法，用于追踪一用户的肢体动作，其特征在于，所述追踪方法包含如下步骤：
收集所述用户的头部信息、第一脚踝信息及第二脚踝信息，其中所述头部信息与所述第一脚踝信息之间具有一第一关联，所述头部信息与所述第二脚踝信息之间具有一第二关联，所述第一脚踝信息与所述第二脚踝信息之间具有一第三关联；以及通过所述头部信息、所述第一脚踝信息、所述第二脚踝信息、所述第一关联、所述第二关联及所述第三关联，决定所述用户的肢体动作。
7.如权利要求6所述的追踪方法，其特征在于，所述复数个传感器包含一第一传感器及一第二传感器，所述第一传感器包含一第一惯性测量单元以模拟所述第一传感器的一第一坐标，并且所述第二传感器包含一第二惯性测量单元以模拟所述第二传感器的一第二坐标，所述第三关联包括所述第一坐标与所述第二坐标的距离及相对位置。
8.如权利要求7所述的追踪方法，其特征在于，所述头戴式显示器包含一第三惯性测量单元以模拟所述头戴式显示器的一第三坐标，所述第一关联包括所述第一坐标与所述第三坐标的距离及相对位置，所述第二关联包括所述第二坐标与所述第三坐标的距离及相对位置。
9.如权利要求7所述的追踪方法，其特征在于，所述第一传感器的所述第一坐标与所述第二传感器的所述第二坐标通过一第一连接分享给所述头戴式显示器，并通过一第二连接互相分享。
10.如权利要求7所述的追踪方法，其特征在于，所述第一传感器具有一磁力计或一球型天线矩阵，用于校正所述第一传感器的一位置。

说明书全文

追踪系统及其相关追踪方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种追踪系统及其相关追踪方法。

背景技术

[0002] 随着科技的发展与进步，计算机游戏与用户之间的互动需求也随之增加。人机互动科技，例如体感游戏、虚拟现实(Virtual Reality，VR)环境、扩增现实(Augmented Reality，AR)环境、混合现实(Mixed Reality，MR)环境、延展现实(Extended Reality，XR)环境，也由于其生理及娱乐功能而越来越流行。现有的科技通过一种由外而内追踪方法，实时地以头戴式显示器(head-mounted displays，HMD)、周边运动控制器(motion controller peripherals)或相机，追踪场景坐标中的移动物体，以追踪用户的动作，进而虚拟化用户。在此情形下，头戴式显示器、周边运动控制器或相机可互相合作，以反应用户在VR/AR/MR/XR环境中所摆的姿势，进而实时地与用户在VR/AR/MR/XR环境中进行互动。

[0003] 然而，用户的肢体动作可自由地改变位置，如同在三个互相垂直的坐标轴中前后(即浪涌)、上下(即起伏)、左右(即摆动)，其也可结合在三个垂直轴上进行旋转。现有在VR/AR/MR/XR环境中的追踪系统需要设置至少四个传感器、由外而内的追踪器以及相机，以感测用户的肢体动作，这造成了用户在体验VR/AR/MR/XR环境时的不便。

发明内容

[0004] 因此，本发明提供一种追踪系统及其相关追踪方法，以给用户提供更优良的体验。

[0005] 本发明的一实施例提供了一种追踪系统，用于追踪一用户的肢体动作，所述追踪系统包含：一头戴式显示器，配戴于一用户的头部，用于收集所述用户的头部信息；一第一传感器，配戴于所述用户的一脚踝，用于收集所述用户的第一脚踝信息；以及一第二传感器，配戴于所述用户的另一脚踝，用于收集所述用户的第二脚踝信息；其中，所述头部信息与所述第一脚踝信息之间具有一第一关联，所述头部信息与所述第二脚踝信息之间具有一第二关联，所述第一脚踝信息与所述第二脚踝信息之间具有一第三关联；其中，所述追踪系统通过所述头部信息、所述第一脚踝信息、所述第二脚踝信息、所述第一关联、所述第二关联及所述第三关联，决定所述用户的肢体动作。

[0006] 本发明的另一实施例提供了一种追踪方法，用于追踪一用户的肢体动作，所述追踪方法包含如下步骤：收集所述用户的头部信息、第一脚踝信息及第二脚踝信息，其中所述头部信息与所述第一脚踝信息之间具有一第一关联，所述头部信息与所述第二脚踝信息之间具有一第二关联，所述第一脚踝信息与所述第二脚踝信息之间具有一第三关联；以及通过所述头部信息、所述第一脚踝信息、所述第二脚踝信息、所述第一关联、所述第二关联及所述第三关联，决定所述用户的肢体动作。附图说明

[0007] 图1为本发明实施例的一追踪系统的示意图。图2为本发明实施例的追踪系统的一实施方式的示意图。
图3为本发明实施例的一追踪流程的示意图。
附图标记说明：
10                                追踪系统
102                               头戴式显示器
104                               传感器
104_1                             第一传感器
104_2                             第二传感器
106_1                             第一惯性测量单元
106_2                             第二惯性测量单元
30                                追踪流程
302、304、306、308                 步骤
C1                                第一连接
C2                                第二连接

具体实施方式

[0008] 请参考图1，图1为本发明实施例的一追踪系统10的示意图。追踪系统10包含一头戴式显示器102及复数个传感器104。头戴式显示器102可配戴于一用户的头部以收集一头部信息。传感器104可配戴于用户的双脚脚踝，以收集一第一脚踝信息及第二脚踝信息。所述追踪系统10通过所述头部信息、所述第一脚踝信息、所述第二脚踝信息及三者彼此的关系，决定所述用户的肢体动作。决定的肢体动作可被传送至头戴式显示器102，使得头戴式显示器102可通过一虚拟替身(avatar)在一场景中重现所决定的肢体动作。因此，本发明的追踪系统10不只通过头戴式显示器及传感器取得用户的头部信息及脚踝信息，还通过头部信息与第一脚踝信息之间的第一关联、头部信息与第二脚踝信息之间的第二关联、及两个脚踝信息之间的第三关联作为决定肢体动作的判断因子(例如用于校正头部信息及脚踝信息)，因此可以提升追踪结果的精准度，提升用户的体验。

[0009] 如图2所示，在一实施例中，本发明的传感器104包含一第一传感器104_1及一第二传感器104_2。第一传感器104_1与第二传感器104_2分别进一步包含一第一惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)106_1与一第二惯性测量单元106_2，以分别模拟第一传感器104_1的一第一坐标以及模拟第二传感器104_2的一第二坐标。通过第一坐标和第二坐标，可以得到传感器之间的一相对位置及一相对距离。传感器之间的相对位置及相对距离可作为两个脚踝信息之间的第三关联。在其他实施例，第三关联还可以包括传感器之间的三维移动向量差及动量差等。

[0010] 在一实施例中，头戴式显示器包含一第三惯性测量单元以模拟头戴式显示器的一第三坐标。通过第一坐标和第三坐标，可以得到头戴式显示器与第一传感器之间的一相对位置及一相对距离。头戴式显示器与第一传感器之间的相对位置及相对距离可作为第一关联。通过第一坐标和第二坐标，可以得到头戴式显示器与第二传感器之间的一相对位置及一相对距离。头戴式显示器与第二传感器之间的相对位置及相对距离可作为第二关联。在其他实施例，第一关联及第二关联还可以包括头戴式显示器与两个传感器之间的三维移动向量差及动量差等。

[0011] 在一实施例中，传感器可新增一磁力计(magnetic meter)或一球型天线矩阵(spherical antenna array)以校正其位置，以提升追踪系统的追踪结果的正确性。

[0012] 在一实施例中，头戴式显示器102可通过一第一连接C1与两个传感器104分别进行连接，从而头戴式显示器102及传感器104可分享彼此的位置、三维移动向量及动量等。两个传感器104可通过一第二连接C2彼此连接，因而传感器104可分享彼此的位置、三维移动向量、及动量等。通过第一连接C1及第二连接C2，头戴式显示器102可以用于计算第一关联、第二关联及第三关联，两个传感器104的任一者也可以用于计算第一关联、第二关联及第三关联，从而使追踪系统10可以根据个别运算能力上限，适当分配运算任务至头戴式显示器102及两个传感器104，提升实时运算效率。

[0013] 在一实施例中，第一连接C1及第二连接C2可以经由无线通信(例如蓝芽)、超声波、激光或磁力连接等任一者实现。

[0014] 在一实施例中，传感器104可以是六自由度(degrees-of-freedom，DOF)传感器或三自由度传感器。由于本发明不只收集头部信息及脚踝信息，还进一步收集第一关联、第二关联及第三关联来决定肢体动作，因此无论使用六自由度传感器或三自由度传感器，都可以得到更精准的追踪结果。

[0015] 根据不同的应用及设计概念，本发明的追踪系统10可以通过各种方法实现。进一步地，追踪系统10的操作流程可被归纳为一追踪流程30，如图3所示，其包含下列步骤：

[0016] 步骤302：开始。

[0017] 步骤304：收集所述用户的头部信息、第一脚踝信息及第二脚踝信息，其中所述头部信息与所述第一脚踝信息之间具有一第一关联，所述头部信息与所述第二脚踝信息之间具有一第二关联，所述第一脚踝信息与所述第二脚踝信息之间具有一第三关联。

[0018] 步骤306：通过所述头部信息、所述第一脚踝信息、所述第二脚踝信息、所述第一关联、所述第二关联及所述第三关联，决定所述用户的肢体动作。

[0019] 步骤308：结束。

[0020] 追踪流程30的细节可参考前述追踪系统10的实施例，在此不再赘述。

[0021] 综上所述，本发明提供一种追踪系统10及相关追踪方法，其有利于得到更精准的追踪结果，以在用户体验虚拟现实/扩增现实/混合现实/延伸现实环境时，提供更优良的用户体验。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。

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