本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，尤其涉及一種虛擬現(xiàn)實(shí)定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
虛擬現(xiàn)實(shí)(virtualreality，簡(jiǎn)稱虛擬現(xiàn)實(shí))是近年來(lái)出現(xiàn)的高新技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三維空間內(nèi)的事物。
目前的虛擬現(xiàn)實(shí)定位系統(tǒng)包括虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔和激光定位基站，其中激光定位基站一般為內(nèi)部包含三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的長(zhǎng)方體基站，通常固定設(shè)置在房間中的墻角處，每個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置按照時(shí)序依次發(fā)射出激光面對(duì)房間進(jìn)行掃描，因此三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置發(fā)射出的激光面可以相交于一點(diǎn)，利用三角形正弦原理可以定位出相交點(diǎn)的坐標(biāo)。從而可以準(zhǔn)確地追蹤用戶頭部的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而在圖像顯示時(shí)為用戶呈現(xiàn)出不同的場(chǎng)景。
由于目前的激光定位基站只有一個(gè)面可以透出光線，因此每個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置掃描整個(gè)房間(90度范圍)占用1/4的掃描周期，3個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置共占用3/4的掃描周期，因此激光定位基站每次掃描整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域總有1/4的掃描周期是空窗期。因此，亟需一種新的激光掃描方式，可以解決現(xiàn)有的激光掃描方式存在空窗期的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明實(shí)施例提供一種虛擬現(xiàn)實(shí)定位系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有的激光掃描方式存在空窗期的問(wèn)題。
本發(fā)明方法包括一種虛擬現(xiàn)實(shí)定位系統(tǒng)，包括激光發(fā)射裝置、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備；所述激光發(fā)射裝置固定設(shè)置在待監(jiān)測(cè)區(qū)域中的預(yù)定位置處，所述激光發(fā)射裝置包括m組發(fā)射單元，所述m組發(fā)射單元針對(duì)所述待監(jiān)測(cè)區(qū)域的單次掃描時(shí)長(zhǎng)大于任一組發(fā)射單元的掃描時(shí)長(zhǎng)且不大于一個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間t，m為大于1的正整數(shù)；
其中，每組發(fā)射單元中包括三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置，所述三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置發(fā)射的激光面可相交于一點(diǎn)，以使所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備通過(guò)接收每組發(fā)射單元發(fā)射接收的激光信號(hào)實(shí)現(xiàn)一次定位，所述三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置按順序啟動(dòng)且對(duì)所述待監(jiān)測(cè)區(qū)域的掃描時(shí)段不相同。
本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)改進(jìn)激光發(fā)射裝置，在激光發(fā)射裝置中集成多組發(fā)射單元，其中，每組發(fā)射單元中包括三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備上的接收點(diǎn)可以接收到三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置發(fā)射出的激光信號(hào)，進(jìn)而虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備根據(jù)接收的每組發(fā)射單元發(fā)射的激光信號(hào)實(shí)現(xiàn)一次定位，因?yàn)榧す獍l(fā)射裝置中集成了多組發(fā)射單元，所以本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射裝置相較傳統(tǒng)的單激光發(fā)射基站具有較大的掃描范圍，另外，m組發(fā)射單元針對(duì)所述待監(jiān)測(cè)區(qū)域的單次掃描時(shí)長(zhǎng)大于任一組發(fā)射單元的掃描時(shí)長(zhǎng)且不大于一個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間t，所以，本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射裝置可以充分利用每個(gè)旋轉(zhuǎn)周期t，盡可能地減少空窗期，進(jìn)而虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備通過(guò)接收每組發(fā)射單元發(fā)射接收的激光信號(hào)實(shí)現(xiàn)一次定位，根據(jù)定位結(jié)果確定用戶的位置信息和用戶的手部姿態(tài)信息，并可以將用戶的位置信息和手部姿態(tài)信息顯示在虛擬場(chǎng)景中，以實(shí)現(xiàn)用戶與虛擬場(chǎng)景之間的互動(dòng)，提升用戶的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射裝置中的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置裝配示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射裝置中每組發(fā)射單元的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置掃描時(shí)序圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的三角定位法示意圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射裝置中兩組發(fā)射單元的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置第一種編排方式掃描時(shí)序圖；
圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一種編排方式下x軸和z軸激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置掃描方式圖；
圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射裝置中兩組發(fā)射單元的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置第二中編排方式掃描時(shí)序圖；
圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射裝置中兩組發(fā)射單元的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置第二種同步方式掃描時(shí)序圖；
圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的接收點(diǎn)裝配方式示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部份實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
為了解決背景技術(shù)中提到的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種新的激光發(fā)射裝置，該激光發(fā)射裝置如圖1所示，在圖1中，所述激光發(fā)射裝置固定設(shè)置在待監(jiān)測(cè)區(qū)域中的預(yù)定位置處，所述激光發(fā)射裝置包括m組發(fā)射單元，激光發(fā)射裝置中每組發(fā)射單元包含三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置，三個(gè)旋轉(zhuǎn)掃描裝置a、b、c掃描整個(gè)待監(jiān)測(cè)空間，其中旋轉(zhuǎn)掃描裝置a和旋轉(zhuǎn)掃描裝置c的電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向一致，旋轉(zhuǎn)掃描裝置b的電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與a與c的旋轉(zhuǎn)方向不同(例如垂直)。此外激光發(fā)射裝置中還包含一個(gè)同步模塊和一個(gè)多軸聯(lián)動(dòng)控制模塊，同步模塊用于發(fā)射同步信號(hào)給激光接收裝置，實(shí)現(xiàn)與激光接收裝置之間的初始角度同步，多軸聯(lián)動(dòng)控制模塊控制每個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置中的直流無(wú)刷馬達(dá)及驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)速，以及用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所有激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的激光掃描順序進(jìn)行控制。在圖1中每組發(fā)射單元的實(shí)線結(jié)構(gòu)處光源無(wú)法透出，虛線結(jié)構(gòu)處光源透出。因?yàn)槊總€(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置都可以發(fā)射出激光面對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備上的接收點(diǎn)可以接收到三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置發(fā)射出的激光信號(hào)，進(jìn)而虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備根據(jù)接收的每組發(fā)射單元發(fā)射的激光信號(hào)實(shí)現(xiàn)一次定位。
進(jìn)一步地，激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，每個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置包含有一字線激光模組、激光發(fā)射裝置、鏡面裝置、聯(lián)軸器、直流無(wú)刷馬達(dá)及驅(qū)動(dòng)器，所述激光發(fā)射模組一字線激光模組用于發(fā)射激光信號(hào)到鏡面裝置，所述鏡面裝置用于將一字線激光模組發(fā)射到鏡面裝置的激光信號(hào)反射到待監(jiān)測(cè)區(qū)域，聯(lián)軸器用于將鏡面裝置固定于直流無(wú)刷馬達(dá)及驅(qū)動(dòng)器，直流無(wú)刷馬達(dá)及驅(qū)動(dòng)器可進(jìn)行勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)鏡面裝置的旋轉(zhuǎn)，因而可實(shí)現(xiàn)對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行激光掃描。
下面具體說(shuō)明虛擬現(xiàn)實(shí)定位系統(tǒng)利用激光發(fā)射裝置對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備進(jìn)行定位的原理。在本發(fā)明實(shí)施例中，在對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備定位之前，首先要部署好激光發(fā)射裝置的位置，例如將激光發(fā)射裝置放置于監(jiān)測(cè)區(qū)域的一個(gè)角落，從而只要激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置中的鏡面裝置旋轉(zhuǎn)45度，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的90度激光掃描，也即實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的完整激光掃描。
可參照?qǐng)D2，激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置中的一字線激光模組發(fā)射出激光信號(hào)，打到鏡面裝置上，鏡面裝置將激光信號(hào)反射到監(jiān)測(cè)區(qū)域中，形成一個(gè)激光面，并且由于鏡面裝置固定在所述直流無(wú)刷馬達(dá)及驅(qū)動(dòng)器，例如可選地，鏡面裝置通過(guò)一個(gè)聯(lián)軸器固定在所述直流無(wú)刷馬達(dá)及驅(qū)動(dòng)器，由多軸聯(lián)動(dòng)控制模塊驅(qū)動(dòng)所述直流無(wú)刷馬達(dá)及驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)鏡面裝置的旋轉(zhuǎn)，因而可實(shí)現(xiàn)將一字線激光模組發(fā)射的激光信號(hào)反射到監(jiān)測(cè)區(qū)域，且形成一個(gè)激光面對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描，只要激光接收裝置位于監(jiān)測(cè)區(qū)域，且位于第一激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的激光掃描范圍，則激光接收裝置一定可以接收到第一激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置發(fā)射出的激光信號(hào)。
在部署好激光發(fā)射裝置后，通過(guò)多軸聯(lián)動(dòng)控制模塊控制多個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置分別對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行激光掃描，舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)有三臺(tái)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置，分別用a、b、c表示，則可以控制按照a-b-c-a-b-c-a-b-c-……的順序?qū)ΡO(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行周期性的激光掃描，并且同一時(shí)刻只能有一個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行激光掃描。
可選地，所述激光發(fā)射裝置包含三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置，其中兩個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置中的鏡面裝置沿水平方向旋轉(zhuǎn)且與一字線激光模組位于同一水平線；另外一個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置中的鏡面裝置沿豎直方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)且與一字線激光模組位于同一豎直線。
以激光發(fā)射裝置具有三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置為例，則為了保證三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置發(fā)射出的激光面可以相交于一點(diǎn)，因此可以使得其中兩個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置中的鏡面裝置沿水平方向旋轉(zhuǎn)且與一字線激光模組位于同一水平線，另外一個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置中的鏡面裝置沿豎直方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)且與一字線激光模組位于同一豎直線，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，激光發(fā)射裝置安置時(shí)，應(yīng)該讓光線出口面與墻面成45°角安置在天花板一角，光線出口面上邊界與天花板平行才能獲取最大的掃描范圍。激光發(fā)射裝置水平放置時(shí)，其中兩個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置進(jìn)行水平方向旋轉(zhuǎn)掃描(一字線激光模組豎直)，一個(gè)激光光源進(jìn)行豎直方向旋轉(zhuǎn)掃描(一字線激光模組水平)；激光發(fā)射裝置豎直放置時(shí)，其中兩個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置進(jìn)行豎直方向旋轉(zhuǎn)掃描(一字線激光模組水平)，一個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置進(jìn)行水平方向旋轉(zhuǎn)掃描(一字線激光模組豎直)。從而三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置發(fā)射的激光面可以相交于一點(diǎn)。
當(dāng)然，上述方式只是給出的一種優(yōu)選方式，實(shí)際應(yīng)用中，只要其中兩個(gè)的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的掃描方向不是完全一樣就可以(比如各種傾斜的部署方式等)，之所以有這種部署上的要求，是為了保證各個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置發(fā)射的激光面可以相交于一點(diǎn)。
如圖4所示，當(dāng)激光發(fā)射裝置的電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到60hz時(shí)(3600轉(zhuǎn)/min)，大約16.7ms能夠掃描到一次圖4中頭盔/手柄d接收點(diǎn)，在這段時(shí)間內(nèi)，頭盔/手柄d的位移很小(參考人體頭部及手部運(yùn)動(dòng)速度)，可以認(rèn)為頭盔/手柄d位置沒(méi)有變化。初始時(shí)，編排三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置相位差90度，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)到初始位置時(shí)，通過(guò)紅外光源閃爍，頭盔/手柄d上有感光器件，獲取到第一組的第一激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的初始啟動(dòng)時(shí)間t0，假設(shè)經(jīng)過(guò)t1時(shí)間后第一組中的第一激光掃描裝置掃描到頭盔/手柄d，電機(jī)旋轉(zhuǎn)角速度為φ，第一激光掃描裝置的旋轉(zhuǎn)角度為：α＝φ×(t1-t0)；當(dāng)?shù)谝患す庑D(zhuǎn)掃描裝置掃描待監(jiān)測(cè)區(qū)域結(jié)束后，通過(guò)紅外光源閃爍向頭盔/手柄d發(fā)送同步信號(hào)，頭盔/手柄d獲取到第一組的第二激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的初始啟動(dòng)時(shí)間t0’，假設(shè)經(jīng)過(guò)t2時(shí)間后第一組中的第二激光掃描裝置掃描到頭盔/手柄d，電機(jī)旋轉(zhuǎn)角速度為φ，第二激光掃描裝置的旋轉(zhuǎn)角度為：β＝φ×(t2-t0)；依次類推，得到r＝φ×(t3-t0)，因?yàn)槊總€(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的坐標(biāo)已知，從而利用三角定位法可以確定頭盔/手柄d的確切位置。因?yàn)榧す獍l(fā)射裝置的電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到60hz，所以電機(jī)旋轉(zhuǎn)角速度φ為21.6°，假設(shè)三個(gè)時(shí)間差分別為2.7ms、1.3ms、3.2ms；虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的處理器可以算出手柄相對(duì)于光源的三個(gè)角度分別為58.3°，28.5°和67.1°，因?yàn)榧す獍l(fā)射裝置中三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置坐標(biāo)已知，由此可以利用三角定位法計(jì)算出手柄在空間中的位置。
其中，參照?qǐng)D5，為三角定位法示意圖，其中圖5例子中包含有三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置且位于同一水平線上，其中，激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置a和激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置c發(fā)射的激光信號(hào)沿水平方向?qū)ΡO(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描，激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置b發(fā)射的激光信號(hào)沿豎直方向?qū)ΡO(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描，激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置a、激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置b、激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置c在坐標(biāo)系中的位置分別為(a，0，0)，(0，0，0)，(c，0，0)，并且x軸負(fù)方向?yàn)榧す庑D(zhuǎn)掃描裝置a和激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置c發(fā)射出的激光信號(hào)的初始角度位置，y軸負(fù)方向?yàn)榧す庑D(zhuǎn)掃描裝置b發(fā)射出的激光信號(hào)的初始角度位置，激光接收裝置確定得到的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置a的旋轉(zhuǎn)角度為α，激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置b的旋轉(zhuǎn)角度為β，激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置c的旋轉(zhuǎn)角度為γ，假設(shè)激光接收裝置所在的位置為d(x，y，z)，則可以通過(guò)下列公式計(jì)算得到d的坐標(biāo)：
通過(guò)上述方程，由于α，β，γ，a，b都是已知量，因此可以求解得到激光接收裝置所在的位置為d(x，y，z)，并且由于激光接收裝置位于目標(biāo)對(duì)象所在的位置，因此得到了激光接收裝置所在的位置，即可得知目標(biāo)對(duì)象所在的位置。
考慮到現(xiàn)有的激光掃描方式每個(gè)掃描周期都存在1/4的空窗期，所以本發(fā)明實(shí)施例提供如下兩種激光編排方式，這兩種編排方式都可以有效地縮短空窗期，進(jìn)而可以充分利用掃描周期，提高掃描頻率。假設(shè)所述激光發(fā)射裝置包括2組發(fā)射單元。
編排方式一
激光發(fā)射裝置中的6個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置旋轉(zhuǎn)角速度相同；每組發(fā)射單元針對(duì)所述待監(jiān)測(cè)區(qū)域的掃描時(shí)長(zhǎng)各占
針對(duì)每一組發(fā)射單元，第一激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置和第二激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置在第一
也就是說(shuō)，將兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向一致的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置在同一個(gè)1/4掃描周期內(nèi)同步進(jìn)行掃描，另外一個(gè)激光源在下一個(gè)1/4周期進(jìn)行掃描，每組發(fā)射單元掃描時(shí)間占據(jù)1/2的掃描周期，雙基站配合完成整個(gè)掃描周期的掃描。假設(shè)一組發(fā)射單元中x軸和z軸方向的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向一致。如圖6所示，第一個(gè)1/4掃描周期，第一組發(fā)射單元的x軸和z軸方向的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置同時(shí)進(jìn)行掃描，第二個(gè)1/4掃描周期，第一組發(fā)射單元的y軸方向的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置進(jìn)行掃描，第三個(gè)1/4掃描周期，第二組發(fā)射單元的x軸和z軸方向的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置同時(shí)進(jìn)行掃描，第四個(gè)1/4掃描周期，第二組發(fā)射單元的y軸方向的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置進(jìn)行掃描。這樣兩組發(fā)射單元配合在一個(gè)電機(jī)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)完成了一整個(gè)掃描周期，下個(gè)旋轉(zhuǎn)周期循環(huán)進(jìn)行。
因?yàn)閤軸和z軸方向的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置同時(shí)開始掃描，并且兩臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一致，如圖7所示，在x軸方向激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置掃描到手柄d時(shí)，z軸方向激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的激光掃描平面與xd連線平行。在經(jīng)過(guò)時(shí)間δt后，z軸方向激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置掃描到d點(diǎn)，此時(shí)x軸方向激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的激光掃描平面將與zd連線平行，因此不存在d點(diǎn)同時(shí)接收到兩個(gè)光源照射的情況，不會(huì)出現(xiàn)光敏器件同時(shí)接收到兩束激光掃描而導(dǎo)致定位判斷錯(cuò)誤的情況。
編排方式二
激光發(fā)射裝置中的每組發(fā)射單元中的激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置旋轉(zhuǎn)角速度相同，且第二組發(fā)射單元的第二旋轉(zhuǎn)角速度是第一組發(fā)射單元的第一旋轉(zhuǎn)角速度的k倍，k大于等于4；
第一組發(fā)射單元針對(duì)所述待監(jiān)測(cè)區(qū)域的掃描時(shí)長(zhǎng)為
針對(duì)第一組發(fā)射單元，在第
針對(duì)第二組發(fā)射單元，在第四
也就是說(shuō)，此時(shí)激光發(fā)射裝置分為主發(fā)射單元和輔發(fā)射單元，那么在輔發(fā)射單元中電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到主發(fā)射單元中電機(jī)轉(zhuǎn)速的4倍時(shí)，可以通過(guò)輔發(fā)射單元占據(jù)1/4掃描周期的空窗期完成掃描，當(dāng)主發(fā)射單元再次掃描時(shí)，輔發(fā)射單元關(guān)閉，周而復(fù)始。如圖8所示，該種編排方式同樣可以做到充分利用掃描時(shí)間，提高掃描頻率。
另外，如果每組發(fā)射單元只有在第一激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置啟動(dòng)掃描時(shí)向虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備發(fā)送同步信號(hào)，如圖9所示，即虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備確定另組發(fā)射單元的初始時(shí)間為t10與t20，第一組發(fā)射單元中x1y1z1三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置掃描到接收端的時(shí)刻分別為t1x，t1y，t1z，第二組發(fā)射單元中x2y2z2三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置掃描到接收端的時(shí)刻分別為t2x，t2y，t2z。因?yàn)閤軸、z軸電機(jī)掃描方向一致，x軸、y軸、z軸三者之間相位差分別為90°。假設(shè)第一組發(fā)射單元的電機(jī)旋轉(zhuǎn)角速度為φ1，則第一組發(fā)射單元定位虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)，第一激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的旋轉(zhuǎn)角度角∠a＝φ1×(t1x-t10)；由于激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的旋轉(zhuǎn)角度z與x旋轉(zhuǎn)方向一致，第二激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的旋轉(zhuǎn)角度∠b＝360°-φ1×(t1z-t10)；第三激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置的旋轉(zhuǎn)角度∠c＝實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度-相位差90°＝φ1×(t1y-t10)-90°。
假設(shè)第二組發(fā)射單元的電機(jī)旋轉(zhuǎn)角速度為φ2，同理可得，第二組發(fā)射單元定位虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)，∠d＝φ2×(t2x-t20)；∠e＝360°-φ2×(t2z-t20)；∠f＝φ2×(t2y-t20)-90°。
對(duì)于編排方式一，假設(shè)一個(gè)掃描周期有一個(gè)初始時(shí)間t0情況下，激光發(fā)射裝置中x軸z軸激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置之間在初始位置不存在相位差，因此∠a＝φ×(t1z-t0)；另外兩個(gè)角度計(jì)算方式?jīng)]有變化，∠b＝φ×(t1x-t0)；∠c＝φ×(t1y-t10)-90°。因?yàn)榧す獍l(fā)射裝置2中x2與z2兩個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置初始相位差180°，因此∠d＝φ×(t2x-t0)-180°；∠e＝＝φ×(t2z-t0)-180°；激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置y2初始相位差270°，因此∠f＝φ×(t2y-t0)-270°。
進(jìn)一步地，對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備而言，接收端為了能夠準(zhǔn)確有效的接收到激光的掃描，應(yīng)當(dāng)盡可能多的在接收端表面布局光敏器件，另一方面光敏器件的增加導(dǎo)致生產(chǎn)成本及結(jié)構(gòu)布局難度的增加。為了滿足這種平衡，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下部署方法。考慮激光發(fā)射裝置的掃描區(qū)域是90°的范圍，如果要保證物體在任何狀態(tài)都能接收到基站的三個(gè)光源都能掃描到，那么在90°的范圍內(nèi)至少要有一個(gè)光敏器件。
對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)形狀的凸?fàn)钗矬w(如長(zhǎng)方體，正方體，球形，圓柱體等)，可以依據(jù)其中心點(diǎn)為原點(diǎn)建立空間坐標(biāo)軸(xyz)，坐標(biāo)軸與表面的節(jié)點(diǎn)即可作為光敏器件的部署位置。像長(zhǎng)方體在六個(gè)面上分別部署一個(gè)感光器件即可滿足要求，球形則可以在前后左右上下六個(gè)對(duì)稱方向上部署光敏器件即可。
對(duì)于不規(guī)則物體，光敏器件的部署方法采用同樣方式，依其內(nèi)部近中心位置為原點(diǎn)，通過(guò)空間坐標(biāo)系可以將其分為八個(gè)部分，在每個(gè)部分的中心位置部署光敏器件，可以滿足部署器件最少并且沒(méi)有遺漏點(diǎn)存在。
以類輪環(huán)形為例說(shuō)明不規(guī)則物體的部署方法，如圖10所示，從圖10中可以看出，xy組成的平面將類輪環(huán)形物體分成里前后兩部分，單獨(dú)對(duì)前面部分來(lái)說(shuō)，要保證在90°范圍內(nèi)被掃描到，則可以xy軸與環(huán)狀體的交點(diǎn)處部署四個(gè)光敏器件，同樣，為了保證物體在任意旋轉(zhuǎn)時(shí)都能被掃描到，后半部分對(duì)應(yīng)位置也應(yīng)部署四個(gè)光敏器件，共需要8個(gè)光敏器件部署在物體表面。這樣一來(lái)，就能夠滿足既準(zhǔn)確有效的接收到激光的掃描，又盡可能了減少光敏器件的數(shù)量。節(jié)約了生成生成。
綜上，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)改進(jìn)激光發(fā)射裝置，在激光發(fā)射裝置中集成多組發(fā)射單元，其中，每組發(fā)射單元中包括三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備上的接收點(diǎn)可以接收到三個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置發(fā)射出的激光信號(hào)，進(jìn)而虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備根據(jù)接收的每組發(fā)射單元發(fā)射的激光信號(hào)實(shí)現(xiàn)一次定位，因?yàn)榧す獍l(fā)射裝置中集成了多組發(fā)射單元，所以本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射裝置相較傳統(tǒng)的單激光發(fā)射基站具有較大的掃描范圍，另外，m組發(fā)射單元針對(duì)所述待監(jiān)測(cè)區(qū)域的單次掃描時(shí)長(zhǎng)大于任一組發(fā)射單元的掃描時(shí)長(zhǎng)且不大于一個(gè)激光旋轉(zhuǎn)掃描裝置旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間t，所以，本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射裝置可以充分利用每個(gè)旋轉(zhuǎn)周期t，盡可能地減少空窗期，進(jìn)而虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備能夠更精準(zhǔn)地通過(guò)接收每組發(fā)射單元發(fā)射接收的激光信號(hào)實(shí)現(xiàn)一次定位，根據(jù)定位結(jié)果確定用戶的位置信息和用戶的手部姿態(tài)信息，并可以將用戶的位置信息和手部姿態(tài)信息顯示在虛擬場(chǎng)景中，以實(shí)現(xiàn)用戶與虛擬場(chǎng)景之間的互動(dòng)，提升用戶的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。
盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。