VR设备中常见的五大动作捕捉及空间定位技术对比.doc

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1、VR设备中常见的五大动作捕捉及空间定位技术对比　　在目前的消费级VR设备中，除了三大（HTCvive、Oculusrift、PSVR）头显外，大部分的VR头显都不具备配套的体感交互（需要第三方设备），而正因为缺少了体感交互，使得这些设备未能构成完善的虚拟现实体验。　　支持体感交互的VR设备能有效降低晕动症的发生，并大大提高沉浸感，其中最关键就是可以让你的身体跟虚拟世界中的各种场景互动。在体感交互技术中又可以细分出各种类别及产品，比如：体感座椅、跑步机、体感衣服、空间定位技术、动作捕捉技术等。下面主要来聊聊关于VR目前市面上常见的动作捕捉及空间定位技术。1.激光定位技术　　基本原理

2、就是在空间内安装数个可发射激光的装置，对空间发射横竖两个方向扫射的激光，被定位的物体上放置了多个激光感应接收器，通过计算两束光线到达定位物体的角度差，从而得到物体的三维坐标，物体在移动时三维坐标也会跟着变化，便得到了动作信息，完成动作的捕捉。　　代表：HTCVive-Lighthouse定位技术　　HTCVive的Lighthouse定位技术就是靠激光和光敏传感器来确定运动物体的位置，通过在空间对角线上安装两个高大概2米的“灯塔”，灯塔每秒能发出6次激光束，内有两个扫描模块，分别在水平和垂直方向轮流对空间发射激光扫描定位空间。　　　　HTCVive的头显和两个手柄上安装有多达70

3、个的光敏传感器，其通过计算接收激光的时间来得到传感器位置相对于激光发射器的准确位置，利用头显和手柄上不同位置的多个光敏传感器从而得出头显/手柄的位置及方向。　　　　优缺点　　激光定位技术的优势在于相对其他定位技术来说成本较低，定位精度高，不会因为遮挡而无法定位，宽容度高，也避免了复杂的程序运算，所以反应速度极快，几乎无延迟，同时可支持多个目标定位，可移动范围广。　　不足的是，其利用机械方式来控制激光扫描，稳定性和耐用性较差，比如在使用HTCVive时，如果灯塔抖动严重，可能会导致无法定位，随着使用时间的加长，机械结构磨损，也会导致定位失灵等故障。2.红外光学定位技术　　这种技术的

4、基本原理是通过在空间内安装多个红外发射摄像头，从而对整个空间进行覆盖拍摄，被定位的物体表面则安装了红外反光点，摄像头发出的红外光再经反光点反射，随后捕捉到这些经反射的红外光，配合多个摄像头工作再通过后续程序计算后便能得到被定位物体的空间坐标。　　　　代表：OculusRift主动式红外光学定位技术+九轴定位系统　　与上述描述的红外光学定位技术不同的是，OculusRift采用的是主动式红外光学定位技术，其头显和手柄上放置的并非红外反光点，而是可以发出红外光的“红外灯”。　　然后利用两台摄像机进行拍摄，需要注意的是，这两台摄像机加装了红外光滤波片，所以摄像机能捕捉到的仅有头显/手柄

5、上发出的红外光，随后再利用程序计算得到头显/手柄的空间坐标。　　　　相比红外光学定位技术利用摄像头发出的红外光再经由被追踪物体的反射获取红外光，OculusRift的主动式红外光学定位技术，则直接在被追踪物体上安装红外发射器发出红外光被摄像头获取。　　另外OculusRift上还内置了九轴传感器，其作用是当红外光学定位发生遮挡或者模糊时，能利用九轴传感器来计算设备的空间位置信息，从而获得更高精度的定位。　　优缺点　　标准的红外光学定位技术同样有着非常高的定位精度，而且延迟率也很低，不足的是这全套设备加起来成本非常高，而且使用起来很麻烦，需要在空间内搭建非常多的摄像机，所以这技术目

6、前一般为商业使用。　　而OculusRift的主动式红外光学定位技术+九轴定位系统则大大降低了红外光学定位技术的复杂程度，其不用在摄像头上安装红外发射器，也不用散布太多的摄像头（只有两个），使用起来很方便，同时相对HTCVive的灯塔也有着很长的使用寿命。　　不足的是，由于摄像头的视角有限，OculusRift不能在太大的活动范围使用，可交互的面积大概为1.5米*1.5米，此外也不支持太多物体的定位。3.可见光定位技术　　可见光定位技术的原理和红外光学定位技术有点相似，同样采用摄像头捕捉被追踪物体的位置信息，只是其不再利用红外光，而是直接利用可见光，在不同的被追踪物体上安装能发出

7、不同颜色的发光灯，摄像头捕捉到这些颜色光点从而区分不同的被追踪物体以及位置信息。　　代表：PSVR　　索尼的PSVR采用的便是上述这种技术，很多人以为PSVR头显上发出的蓝光只是装饰用，实际是用于被摄像头获取，从而计算位置信息，而两个体感手柄则分别带有可发出天蓝色和粉红色光的灯，之后利用双目摄像头获取到这些灯光信息后，便能计算出光球的空间坐标。　　　　优缺点　　相比前面两种技术，可见光定位技术的造价成本最低，而且无需后续复杂的算法，技术实现难度不大，这也就为什么PSVR能买这么便