手持控制器的定位方法、装置及头戴式显示系统与流程

本申请涉及虚拟现实，更具体地，涉及一种手持控制器的定位方法、装置及头戴式显示系统。

背景技术：

1、虚拟现实技术(virtual reality，简称vr)是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉等感官的模拟，让用户感觉仿佛身历其境，可以即时、没有限制地观察三维空间内的事物。基于虚拟现实技术的应用和设备已经应用于教育、传媒、娱乐、医疗等诸多领域。

2、在人机交互方面，vr产品包括头戴式显示设备(例如，vr眼镜或vr头盔)以及手持控制器(例如vr手柄)，手持控制器上部署有各种按钮和旋钮，用户可以通过控制按钮和旋转输入信息，手持控制器将输入信息通过无线通信传输给头戴式显示设备，头戴式显示设备对输入信息进行处理，从而实现人机交互。

3、vr需要采用运动跟踪技术来为用户提供良好的沉浸式体验。以vr游戏为例，通过跟踪玩家的头戴式显示设备和手持控制器的位姿，改变头戴式显示设备的屏幕显示的画面，并把玩家手持控制器的操作映射到虚拟世界，玩家才会产生穿越进虚拟世界的感觉。因此，对手持控制器进行定位尤为重要。然而，目前的手持控制器的定位方法的定位效率和定位鲁棒性尚且不足，还需进一步完善。

技术实现思路

1、本申请实施例提出了一种手持控制器的定位方法、装置及头戴式显示系统，以改善上述问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种手持控制器的定位方法，该方法应用于头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括头戴式显示设备以及手持控制器，所述头戴式显示设备以及所述手持控制器中的其中一个设置有磁场发射元件，另一个设置有磁场检测元件，所述磁场发射元件包括永磁体。该方法包括：控制所述磁场发射元件中的永磁体做旋转运动，建立时变磁场，所述时变磁场的磁场强度不变且磁场方向随所述永磁体的旋转运动而变化；根据所述时变磁场的信息以及所述磁场检测元件的检测数据，获得所述手持控制器的位姿信息。

3、第二方面，本申请实施例提供一种手持控制器的定位装置，该装置应用于头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括头戴式显示设备以及手持控制器，所述头戴式显示设备以及所述手持控制器中的其中一个设置有磁场发射元件，另一个设置有磁场检测元件，所述磁场发射元件包括永磁体。该装置包括：磁场建立模块，用于控制所述磁场发射元件中的永磁体做旋转运动，建立时变磁场，所述时变磁场的磁场强度不变且磁场方向随所述永磁体的旋转运动而变化；位姿确定模块，用于根据所述时变磁场的信息以及所述磁场检测元件的检测数据，获得所述手持控制器的位姿信息。

4、第三方面，本申请实施例提供一种头戴式显示系统，该系统包括：头戴式显示设备以及手持控制器，所述头戴式显示设备以及所述手持控制器中的其中一个设置有磁场发射元件，另一个设置有磁场检测元件，所述磁场发射元件包括永磁体。

5、在本申请实施例提供的手持控制器的定位方法、装置及头戴式显示系统中，控制磁场发射元件中的永磁体做旋转运动，建立时变磁场，并根据时变磁场信息的磁场信号以及磁场检测元件的检测数据，对手持控制器的位姿进行定位，能够实现对手持控制器的无死角定位，永磁体建立的时变磁场的磁场信号较强，空间传输效率较高，具有较高的定位效率以及定位精度。另外，采用时变磁场定位手持控制器的位姿相比于采用红外定位，功耗更少且定位鲁棒性更强，不要求手持控制器具有红外灯环从而使得手持控制器在造型上可以灵活自由设计。

技术特征：

1.一种手持控制器的定位方法，其特征在于，应用于头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括头戴式显示设备以及手持控制器，所述头戴式显示设备以及所述手持控制器中的其中一个设置有磁场发射元件，另一个设置有磁场检测元件，所述磁场发射元件包括永磁体，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述时变磁场的信息以及所述磁场检测元件的检测数据，获得所述手持控制器的位姿信息，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述磁场发射元件中的永磁体做旋转运动，建立时变磁场，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述时变磁场的信息以及磁场检测元件的检测数据，获得所述手持控制器的位姿信息之后，所述方法还包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述时变磁场的信息以及所述磁场检测元件的检测数据，获得所述手持控制器的位姿信息之后，所述方法还包括：

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述磁场发射元件还包括电机，所述永磁体与所述电机连接；所述控制所述磁场发射元件中的永磁体做旋转运动，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电机包括第一电机和第二电机；所述控制所述电机转动，带动所述永磁体做旋转运动，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制所述电机转动，还包括：

9.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述永磁体包括通电的线圈和磁芯，所述线圈缠绕于所述磁芯上；所述控制所述磁场发射元件中的永磁体做旋转运动，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述线圈包括第一线圈和第二线圈，所述磁芯包括相互垂直的第一磁芯和第二磁芯，所述第一线圈缠绕于所述第一磁芯上，所述第二线圈缠绕于所述第二磁芯上；所述控制所述线圈中的电流大小，以使所述线圈和所述磁芯随着电流变化一起做旋转运动，包括：

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述磁场发射元件中的永磁体做旋转运动，包括：

12.一种手持控制器的定位装置，其特征在于，应用于头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括头戴式显示设备以及手持控制器，所述头戴式显示设备以及所述手持控制器中的其中一个设置有磁场发射元件，另一个设置有磁场检测元件，所述磁场发射元件包括永磁体，所述装置包括：

13.一种头戴式显示系统，其特征在于，包括：头戴式显示设备以及手持控制器，所述头戴式显示设备以及所述手持控制器中的其中一个设置有磁场发射元件，另一个设置有磁场检测元件，所述磁场发射元件包括永磁体，其中，所述磁场发射元件中的永磁体用于做旋转运动，建立时变磁场，所述时变磁场的磁场强度不变且磁场方向随所述永磁体的旋转运动而变化，所述头戴式显示设备或者手持控制器根据所述时变磁场的信息以及所述磁场检测元件的检测数据，获得所述手持控制器的位姿信息。

14.根据权利要求13所述的头戴式显示系统，其特征在于，所述磁场发射元件还包括电机，所述电机与所述永磁体连接，所述电机在转动时带动所述永磁体做旋转运动。

15.根据权利要求14所述的头戴式显示系统，其特征在于，所述电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机转动时带动所述永磁体在六自由度中的平移方向上做旋转运动，所述第二电机转动时带动所述永磁体在六自由度中的旋转方向上做旋转运动。

16.根据权利要求13所述的头戴式显示系统，其特征在于，所述永磁体包括通电的线圈和磁芯，所述线圈缠绕于所述磁芯上，所述线圈中的电流变化时所述磁芯做旋转运动。

17.根据权利要求16所述的头戴式显示系统，其特征在于，所述线圈包括第一线圈和第二线圈，所述磁芯包括相互垂直的第一磁芯和第二磁芯，所述第一线圈缠绕于所述第一磁芯上，所述第二线圈缠绕于所述第二磁芯上。

18.根据权利要求13所述的头戴式显示系统，其特征在于，所述头戴式显示设备与所述手持控制器均包括无线通信模块，并通过所述无线通信模块传输数据。

技术总结本申请实施例提出了一种手持控制器的定位方法、装置及头戴式显示系统，涉及虚拟现实技术领域。该方法包括：控制所述磁场发射元件中的永磁体做旋转运动，建立时变磁场，所述时变磁场的磁场强度不变且磁场方向随所述永磁体的旋转运动而变化；根据所述时变磁场的信息以及所述磁场检测元件的检测数据，获得所述手持控制器的位姿信息。采用时变磁场定位能够实现对手持控制器的无死角定位，时变磁场的磁场信号较强，空间传输效率较高，具有较高的定位效率以及定位精度。另外，采用时变磁场定位手持控制器的位姿相比于采用红外定位，功耗更少且定位鲁棒性更强，不要求手持控制器具有红外灯环从而使得手持控制器在造型上可以灵活自由设计。技术研发人员：贾勇受保护的技术使用者：OPPO广东移动通信有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/7