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VR中的运动传感器发生零漂怎么办?来看看京东方的校准方案

2019-9-16 20:46| 发布者: 颓废的诗人| 查看: 114| 评论: 1

摘要: 随着显示技术的发展,虚拟现实(VR)技术慢慢走进了我们的生活。为了增强虚拟现实设备的沉浸感,虚拟现实设备中一般都会添加陀螺仪、磁力计和加速度计等运动传感器,以此记录虚拟现实设备的运动参数,继而模拟出用户在 ...
VR中的运动传感器发生零漂怎么办?来看看京东方的校准方案

随着显示技术的发展,虚拟现实(VR)技术慢慢走进了我们的生活。为了增强虚拟现实设备的沉浸感,虚拟现实设备中一般都会添加陀螺仪、磁力计和加速度计等运动传感器,以此记录虚拟现实设备的运动参数,继而模拟出用户在场景中的相对运动情况。


现有的技术方案

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比如陀螺仪可以用于虚拟现实设备中的地图导航、防抖动、游戏中的传感器甚至角度、姿势输入等;磁力计可以用于测试磁场强度和方向,定位设备的方位,磁力计的原理跟指南针原理类似,可以测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角;加速度计可以用来测量加速度。

然而上述运动传感器往往存在零漂或者读数不准的问题,严重影响用户的沉浸感与体验。产生零漂的原因很多,如电源电压不稳、元器件参数变值、环境温度变化等。这些原因是客观存在的,是无法完全杜绝的。

解读:目前VR头戴设备上的运动传感器往往存在零漂或者读数不准的问题,严重影响用户的沉浸感与体验,亟待解决。

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京东方的技术方案

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京东方的一份名为“运动传感器校准方法、装置及虚拟现实设备 ”(公开号:CN109631950A)提出了一种解决方案,该专利申请于2019年1月2日,公开于2019年4月16日。

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图1

如图1所示,本发明实施例提供一种运动传感器校准方法,包括:


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步骤101:获取所述运动传感器的读数;

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步骤102:利用预先建立的运动补偿曲线和所述读数确定与所述读数对应的补偿值;


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步骤103:利用所述补偿值对所述运动传感器的读数进行校准,得到校准后的运动参数。


本实施例中,在获取运动传感器的读数后,利用预先建立的运动补偿曲线和读数确定与读数对应的补偿值,利用补偿值对运动传感器的读数进行校准,得到校准后的运动参数,本发明的技术方案并不直接将运动传感器的读数作为最终的运动参数,而是还利用补偿值对运动传感器的读数进行校准,能够提高获得的运动参数的精度。

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此外,在获取所述运动传感器的读数之前,所述方法还包括建立运动补偿曲线的步骤,所述建立运动补偿曲线的步骤包括:

按照预设的运动参数移动所述运动传感器;

获取移动过程中,所述运动传感器的读数;

根据所述读数和所述预设运动参数建立运动补偿曲线。


比如,当所述运动传感器为陀螺仪时,所述建立运动补偿曲线的步骤具体包括:

以设定的角速度旋转所述陀螺仪,读取所述陀螺仪的读数,将所述陀螺仪的读数减去所述设定的角速度,得到与所述读数对应的角速度补偿值;

重复上述步骤,得到多组读数及其对应的角速度补偿值,根据所述多组读数及其对应的角速度补偿值绘制陀螺仪角速度补偿曲线。

或者,当所述运动传感器为磁力计时,所述建立运动补偿曲线的步骤具体包括:

以设定的速度旋转所述磁力计;

在每一时刻获取所述磁力计当前的实际方位角,并读取所述磁力计在同一时刻的读数,将所述磁力计的读数减去所述实际方位角,得到与所述读数对应的方位角补偿值;

重复上述步骤,得到多组读数及其对应的方位角补偿值,根据所述多组读数及其对应的方位角补偿值绘制磁力计补偿曲线。

或者,当所述运动传感器为加速度计时,所述建立运动补偿曲线的步骤具体包括:

以设定的加速度移动所述加速度计,读取所述加速度计的读数,将所述加速度计的读数减去所述设定的加速度,得到与所述读数对应的加速度补偿值;

重复上述步骤,得到多组读数及其对应的加速度补偿值,根据所述多组读数及其对应的加速度补偿值绘制加速度计补偿曲线。

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图2

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如图2所示,本发明实施例还提供了一种运动传感器校准装置,包括:

读取模块21,用于获取所述运动传感器的读数;

处理模块22,用于利用预先建立的运动补偿曲线和所述读数确定与所述读数对应的补偿值;

校准模块23,用于利用所述补偿值对所述运动传感器的读数进行校准,得到校准后的运动参数。

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本实施例中,在获取运动传感器的读数后,利用预先建立的运动补偿曲线和读数确定与读数对应的补偿值,利用补偿值对运动传感器的读数进行校准,得到校准后的运动参数,本发明的技术方案并不直接将运动传感器的读数作为最终的运动参数,而是还利用补偿值对运动传感器的读数进行校准,能够提高获得的运动参数的精度。

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进一步地,所述装置还包括建立模块,所述建立模块包括:

移动机构,用于按照预设的运动参数移动所述运动传感器;

读取单元,用于获取移动过程中,所述运动传感器的读数;

计算单元,用于根据所述读数和所述预设运动参数建立运动补偿曲线。

在一具体实施例中,所述运动传感器为陀螺仪,

所述移动机构具体用于以设定的角速度旋转所述陀螺仪;

VR中的运动传感器发生零漂怎么办?来看看京东方的校准方案

所述读取单元具体用于读取所述陀螺仪的读数,将所述陀螺仪的读数减去所述设定的角速度,得到与所述读数对应的角速度补偿值;重复上述步骤,得到多组读数及其对应的角速度补偿值;

VR中的运动传感器发生零漂怎么办?来看看京东方的校准方案

所述计算单元具体用于根据所述多组读数及其对应的角速度补偿值绘制陀螺仪角速度补偿曲线。

在另一具体实施例中,所述运动传感器为磁力计,

所述移动机构具体用于以设定的速度旋转所述磁力计;

所述读取单元具体用于在每一时刻获取所述磁力计当前的实际方位角,并读取所述磁力计在同一时刻的读数,将所述磁力计的读数减去所述实际方位角,得到与所述读数对应的方位角补偿值;重复上述步骤,得到多组读数及其对应的方位角补偿值;

所述计算单元具体用于根据所述多组读数及其对应的方位角补偿值绘制磁力计补偿曲线。

一具体实施例中,所述运动传感器为加速度计,

所述移动机构具体用于以设定的加速度移动所述加速度计;

所述读取单元具体用于读取所述加速度计的读数,将所述加速度计的读数减去所述设定的加速度,得到与所述读数对应的加速度补偿值;重复上述步骤,得到多组读数及其对应的加速度补偿值;

所述计算单元具体用于根据所述多组读数及其对应的加速度补偿值绘制加速度计补偿曲线。

VR中的运动传感器发生零漂怎么办?来看看京东方的校准方案

下面结合附图以及具体的实施例对本发明的技术方案进行具体介绍:

VR中的运动传感器发生零漂怎么办?来看看京东方的校准方案

本发明设计一移动机构,能够按照预设的运动参数移动运动传感器,比如平移或者旋转等。在运动过程中,读取单元会读取运动传感器的读数,由于运动参数是设定好的,因此,对照实际的运动参数和运动传感器的读数可以得到一条以运动状态为变量的运动补偿曲线。这样,当运动传感器工作时,可以根据预先获取的运动补偿曲线对运动传感器的读数进行补偿,提高获得的运动参数的精度。

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图3

一具体实施例中,运动传感器为加速度计,如图3所示,移动机构可以包括有两条导轨2和设置在导轨2上可以沿导轨滑动的托盘1,两条导轨2交叉设置,具体地,两条导轨2可以相互垂直,在获取运动补偿曲线时,可以将加速度计放置在托盘1中,控制托盘1以不同的加速度沿导轨2移动,并记录加速度计在不同时刻的读数,将各个时刻的加速度计读数减去实际的加速度值,可以绘制出以加速度计读数为横坐标、补偿值为纵坐标的运动补偿曲线,其中,补偿值等于各个时刻的加速度计读数减去实际的加速度值。

在加速度计应用到VR设备时,获取加速度计的读数,根据运动补偿曲线查找到读数对应的补偿值,根据补偿值确定最终的加速度值,最终的加速度值等于加速度计的读数减去补偿值。

进一步地,由于托盘1可以沿导轨2往四个方向移动,对于每一方向,可以分别建立一运动补偿曲线,得到四个运动补偿曲线。在加速度计应用到VR设备时,可以结合运动方向以及运动补偿曲线查找到加速度计读数对应的补偿值,根据补偿值确定最终的加速度值,最终的加速度值等于加速度计的读数减去补偿值。

解读/总结

本发明提供了一种运动传感器校准方法、装置及虚拟现实设备,属于显示技术领域。其中,运动传感器校准方法,包括:获取所述运动传感器的读数;利用预先建立的运动补偿曲线和所述读数确定与所述读数对应的补偿值;利用所述补偿值对所述运动传感器的读数进行校准,得到校准后的运动参数。

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