本實(shí)用新型涉及光學(xué)定位領(lǐng)域，特別涉及一種定位光信號發(fā)射設(shè)備、光學(xué)定位系統(tǒng)以及虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的光學(xué)定位技術(shù)中，利用多種方案實(shí)現(xiàn)定位。例如，光學(xué)主動定位技術(shù)中，在定位設(shè)備上安裝一個(gè)或多個(gè)發(fā)光標(biāo)記點(diǎn)，使用單目或雙目攝像頭拍攝，以確定定位設(shè)備的位置或姿態(tài)。又例如，激光定位技術(shù)中，在定位空間的不同的位置安裝多個(gè)定位光信號發(fā)射設(shè)備(例如，定位光塔)，基于三角定位原理或幾何關(guān)系解算定位目標(biāo)的位置或姿態(tài)信息。

但是，上述定位技術(shù)在不同的適用范圍(例如家用)仍存在一些不足。例如，在光學(xué)主動定位技術(shù)中，進(jìn)行圖像處理時(shí)，算法處理的信息量和復(fù)雜度較高，而針對家用的攝像頭分辨率較低，對應(yīng)的定位范圍和精度也較低，難以精確定位。在激光定位技術(shù)中，多個(gè)定位光信號發(fā)射設(shè)備的安裝及校對較為復(fù)雜，為用戶帶來不便。

因此，仍然需要一種能夠解決上述問題的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種定位光信號發(fā)射設(shè)備、光學(xué)定位系統(tǒng)以及虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，在避免光學(xué)定位類產(chǎn)品計(jì)算復(fù)雜度較高，定位范圍小及定位精度低的同時(shí)，降低光學(xué)定位技術(shù)類產(chǎn)品的安裝復(fù)雜度，使其使用更加方便，更適合家用。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種定位光信號發(fā)射設(shè)備，該設(shè)備可以包括：兩個(gè)或更多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置，用于發(fā)射定位光信號；剛性連接架，用于剛性連接兩個(gè)或更多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置，以使兩個(gè)或更多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置之間具有固定的相對位置關(guān)系。

優(yōu)選地，該剛性連接架可以具有剛性固定結(jié)構(gòu)。或者，剛性連接架可以是能夠伸縮的剛性連接架，并且具有一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)的緊固位置，在每個(gè)緊固位置處，兩個(gè)或更多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置之間具有相應(yīng)的預(yù)定相對位置關(guān)系?；蛘撸瑒傂赃B接架上可以具有多個(gè)安裝位置，安裝位置的數(shù)量大于定位光信號發(fā)射裝置的數(shù)量，每個(gè)不同的安裝位置組合使得兩個(gè)或更多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置之間具有相應(yīng)的預(yù)定相對位置關(guān)系。

優(yōu)選地，多個(gè)安裝位置中每兩個(gè)安裝位置之間的距離可以各不相同。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，還提供了一種光學(xué)定位系統(tǒng)，用于對定位空間中的定位目標(biāo)進(jìn)行定位。該光學(xué)定位系統(tǒng)可以包括：上述任何一項(xiàng)的定位光信號發(fā)射設(shè)備，適于固定設(shè)置在定位空間中，并向定位空間發(fā)射定位光信號；一個(gè)或多個(gè)定位設(shè)備，適于定位目標(biāo)佩戴或攜帶，定位設(shè)備外表面上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)定位光信號接收器，用于接收定位光信號。

優(yōu)選地，該光學(xué)定位系統(tǒng)還可以包括：數(shù)據(jù)處理主機(jī)，以有線或無線的方式連接定位設(shè)備和/或定位光信號發(fā)射設(shè)備，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

優(yōu)選地，定位設(shè)備可以包括第一通信裝置，數(shù)據(jù)處理主機(jī)包括第二通信裝置，定位設(shè)備和數(shù)據(jù)處理主機(jī)通過第一通信裝置和第二通信裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

優(yōu)選地，通信裝置可以是無線通信裝置。

根據(jù)本實(shí)用新型的又一方面，還提供了一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，包括：上述任何一項(xiàng)的光學(xué)定位系統(tǒng)；以及頭戴式顯示設(shè)備，作為定位設(shè)備，具有一個(gè)或多個(gè)定位光束接收器，并且包括顯示器，用于顯示來自數(shù)據(jù)處理主機(jī)的圖像數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，該虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還可以包括：一個(gè)或多個(gè)便攜式設(shè)備，適于用戶穿戴或攜帶，作為定位設(shè)備，分別具有一個(gè)或多個(gè)定位光束接收器。

優(yōu)選地，定位設(shè)備上可以設(shè)置有傳感器，用于感測定位設(shè)備的運(yùn)動信息和/或姿態(tài)信息，并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理主機(jī)，數(shù)據(jù)處理主機(jī)接收運(yùn)動信息和/或姿態(tài)信息，并向頭戴式顯示設(shè)備發(fā)送圖像數(shù)據(jù)。

通過本實(shí)用新型的設(shè)備或系統(tǒng)，能夠在避免光學(xué)定位類產(chǎn)品計(jì)算復(fù)雜度較高、定位范圍較小及定位精度低的同時(shí)，降低光學(xué)定位技術(shù)類產(chǎn)品的安裝復(fù)雜度，使其使用更加方便，更適于家用。

附圖說明

通過結(jié)合附圖對本公開示例性實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實(shí)施方式中，相同的參考標(biāo)號通常代表相同部件。

圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的定位光信號發(fā)射設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)圖。

圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的光學(xué)定位系統(tǒng)的示意性框圖。

圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的光學(xué)定位系統(tǒng)的示意性框圖。

圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的示意性框圖。

圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)應(yīng)用例。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的優(yōu)選實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優(yōu)選實(shí)施方式，然而應(yīng)該理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

針對如前所述的問題，本實(shí)用新型提出了一種定位光信號發(fā)射設(shè)備、光學(xué)定位系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。下面結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。

圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的定位光信號發(fā)射設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)圖。

如圖1所示，本實(shí)用新型的定位光信號發(fā)射設(shè)備100可以包括兩個(gè)或多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置110和剛性連接架120。

定位光信號發(fā)射裝置110可以用于發(fā)射定位光信號。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該定位光信號發(fā)射裝置可以是激光發(fā)射基站，所發(fā)射的定位光信號可以是激光信號。激光發(fā)射基站可以是單電機(jī)基站、雙電機(jī)基站、MEMS掃描振鏡基站等任意類型的基站。

剛性連接架120可以用于剛性連接兩個(gè)或更多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置110，以使兩個(gè)或更多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置110之間具有固定的相對位置關(guān)系。

這里，剛性連接架120的作用是使兩個(gè)或更多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置110之間具有固定的相對位置關(guān)系，圖1僅僅示意性給出定位光信號發(fā)射設(shè)備100的結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)理解，本文中的剛性連接架120還可以具有其它的尺寸、形狀或結(jié)構(gòu)，對此不做限制。

根據(jù)不同的材質(zhì)或結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多種剛性連接架120。例如，剛性連接架120可以具有剛性固定結(jié)構(gòu)，該剛性連接架可以是具有固定尺寸或形狀的輕鋼材質(zhì)的鋼板，如長100cm、寬30cm、厚1cm的長方體鋼板，或者，剛性連接架還可以具有其它尺寸或形狀，如三角形結(jié)構(gòu)。并且也可以在其預(yù)設(shè)位置分別安裝設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置，使兩個(gè)或多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置可以具有固定的相對位置關(guān)系。

剛性連接架120也可以是能夠伸縮的剛性連接架，并且具有一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)的緊固位置，在每個(gè)緊固位置處，兩個(gè)或更多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置之間具有相應(yīng)的預(yù)定相對位置關(guān)系。

這里，可以在剛性連接架120的一個(gè)或多個(gè)固定伸縮長度處(也可以不同，如可以階梯性變化的)設(shè)置緊固位置，從而使兩個(gè)或多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置之間的距離可以在預(yù)定的多個(gè)數(shù)值之間變換選擇。該緊固位置處，可以通過卡扣、螺絲等緊固部件實(shí)現(xiàn)緊固的目的。該剛性連接架可以是輕鋼材質(zhì)，也可以是其它材質(zhì)，并且能夠承受兩個(gè)或多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置的重量。

剛性連接架120上可以具有多個(gè)安裝位置，安裝位置的數(shù)量可以大于定位光信號發(fā)射裝置的數(shù)量，每個(gè)不同的安裝位置組合可以使得兩個(gè)或更多個(gè)定位光信號發(fā)射裝置之間具有相應(yīng)的預(yù)定相對位置關(guān)系。例如，安裝位置的數(shù)量可以是m，定位光信號發(fā)射裝置的數(shù)量可以是n，m、n均為大于1的自然數(shù)，并且m的取值大于或等于n的取值。

安裝位置可以是孔狀結(jié)構(gòu)，也可以是與定位光信號發(fā)射裝置相匹配的卡扣結(jié)構(gòu)等，以將定位光信號發(fā)射裝置固定在剛性連接架上。每個(gè)安裝位置之間的相對距離是已知的或可以計(jì)算得到的，以保證安裝后的每個(gè)定位光信號發(fā)射裝置的相對位置關(guān)系是已知的或可以計(jì)算得到的，以確保定位計(jì)算的精確度。

多個(gè)安裝位置中每兩個(gè)安裝位置之間的距離可以各不相同。例如，剛性連接架上可以有三個(gè)安裝孔A、B、C，三個(gè)安裝孔可以在一條直線上，其間距可以分別為AB＝50cm，BC＝100cm，當(dāng)將兩個(gè)定位光信號發(fā)射裝置分別安裝在三個(gè)安裝孔A、B、C中的任意兩個(gè)上時(shí)，則可以以AB組合、BC組合、AC組合分別可以給出距離為50cm、100cm、150cm的三種可選位置關(guān)系。或者三個(gè)安裝孔可以構(gòu)成一個(gè)三角形，如AB＝30cm、BC＝40cm，AC＝50cm。

值得說明的是，每兩個(gè)安裝位置之間的距離可以是指安裝位置的中心之間的距離。例如，在安裝位置是圓形的安裝孔時(shí)，每兩個(gè)安裝孔圓心之間的距離為安裝位置之間的距離。其距離的精確值可以是在產(chǎn)品出廠時(shí)已知的尺寸參數(shù)。

應(yīng)當(dāng)理解，上述舉例是示意性的，不應(yīng)用以限制本實(shí)用新型，本實(shí)用新型的剛性連接架還可以是其它結(jié)構(gòu)的。

本實(shí)用新型的定位光信號發(fā)射設(shè)備可以應(yīng)用于光學(xué)定位系統(tǒng)，用于對定位空間中的定位目標(biāo)進(jìn)行定位。圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的光學(xué)定位系統(tǒng)的示意性框圖。

如圖2所示，本實(shí)用新型的光學(xué)定位系統(tǒng)200可以包括定位光信號發(fā)射設(shè)備100以及一個(gè)或多個(gè)定位設(shè)備220。

定位光信號發(fā)射設(shè)備100適于固定設(shè)置在定位空間中，并向定位空間發(fā)射定位光信號，詳細(xì)可參見圖1的相關(guān)描述，在此不再贅述。

這里，定位光信號發(fā)射設(shè)備100固定設(shè)置在定位空間中可以是通過在剛性連接架上設(shè)置安裝部件(圖中未示出)實(shí)現(xiàn)的，該安裝部件可以是掛鉤、支架或底座等各種形式的安裝部件。例如，可以通過掛鉤等將剛性連接架掛在墻上，也可以通過支架將剛性連接架支起來，還可以通過水平底座將剛性連接架放置在高處平坦表面(例如柜子頂部)，或者以其它方式固定設(shè)置在定位空間中的。

安裝部件需合理設(shè)置，以使安裝部件既可以承受定位光信號發(fā)射設(shè)備的重量，又可以使其牢固穩(wěn)定，以避免在定位過程中出現(xiàn)設(shè)備晃動等情況，影響定位精度。

具體使用過程中，用戶可以根據(jù)實(shí)際場景的需要，在合適的位置安裝定位光信號發(fā)射設(shè)備100，以使該設(shè)備可以應(yīng)用于多種應(yīng)用場景，例如定位、虛擬現(xiàn)實(shí)場景等。

定位設(shè)備220，適于定位目標(biāo)佩戴或攜帶，其可以采用多種形態(tài)，例如，可以是標(biāo)準(zhǔn)定位件、手槍、手柄等。

定位設(shè)備220外表面上可以設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)定位光信號接收器(圖中未示出)，用于接收定位光信號。多個(gè)定位光信號接收器之間的相對位置關(guān)系可以是固定的。通過定位光信號發(fā)射設(shè)備、定位設(shè)備以及定位光信號接收器之間的位置關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn)對定位設(shè)備的精確定位。

此外，光學(xué)定位系統(tǒng)還可以包括數(shù)據(jù)處理主機(jī)。圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的光學(xué)定位系統(tǒng)的示意性框圖。

如圖3所示，本實(shí)用新型的光學(xué)定位系統(tǒng)300可以包括定位光信號發(fā)射設(shè)備100、一個(gè)或多個(gè)定位設(shè)備320以及數(shù)據(jù)處理主機(jī)330。

定位光信號發(fā)射設(shè)備100、一個(gè)或多個(gè)定位設(shè)備320與圖2中的設(shè)備相同，詳細(xì)可參見圖2的相關(guān)描述，在此不再贅述。

數(shù)據(jù)處理主機(jī)330可以以有線或無線的方式連接定位設(shè)備320和/或定位光信號發(fā)射設(shè)備100，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

數(shù)據(jù)處理主機(jī)330可以是PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))，例如臺式機(jī)或背在使用者身上的背包式PC等；也可以是移動處理主機(jī)，如智能手機(jī)、平板電腦、個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)等。

數(shù)據(jù)處理主機(jī)330可以以有線或者無線的方式接收定位設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，如定位光信號接收器信息等，也可以以有線或無線的方式接收定位光信號發(fā)射設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，如定位光信號發(fā)射裝置的參數(shù)信息，或其它數(shù)據(jù)信息。

數(shù)據(jù)處理主機(jī)330內(nèi)可以存儲多種定位計(jì)算方法，可以由人為選定相應(yīng)的定位算法，也可以由數(shù)據(jù)處理主機(jī)根據(jù)已知信息自動適應(yīng)，選擇相匹配的定位算法，或者以其它方式確定定位算法。

數(shù)據(jù)處理主機(jī)330可以根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)以及一定的算法進(jìn)行定位計(jì)算。例如，當(dāng)定位設(shè)備上設(shè)有多個(gè)定位光束接收器(例如，至少3個(gè))時(shí)，可以優(yōu)先采用PnP一類算法進(jìn)行定位計(jì)算，當(dāng)定位設(shè)備上僅設(shè)有一個(gè)定位光束接收器時(shí)，可以基于獲取的兩個(gè)空間立體角及兩個(gè)定位光信號發(fā)射裝置的標(biāo)定參數(shù)，直接解算定位設(shè)備320在世界坐標(biāo)系下的位置。

為便于數(shù)據(jù)處理主機(jī)330與定位設(shè)備320之間的良好通信，定位設(shè)備320可以包括第一通信裝置(圖中未示出)，數(shù)據(jù)處理主機(jī)可以包括第二通信裝置(圖中未示出)，定位設(shè)備和數(shù)據(jù)處理主機(jī)通過第一通信裝置和第二通信裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一和/或第二通信裝置可以是無線通信裝置，其無線通信方式可以是藍(lán)牙(Bluetooth)、Infrared(IR)、UWB、WIFI和ZigBee中的任意一種或其它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的方式。

此外，本實(shí)用新型的光學(xué)定位系統(tǒng)還可以應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，使用戶可以沉浸于虛擬現(xiàn)實(shí)場景中，提升用戶體驗(yàn)。圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的示意性框圖，如圖4所示，本實(shí)用新型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)400可以包括光學(xué)定位系統(tǒng)410和頭戴式顯示設(shè)備420。

光學(xué)定位系統(tǒng)410與圖2至圖3中的光學(xué)定位系統(tǒng)相同，詳細(xì)可參見圖2至圖3的相關(guān)描述，在此不再贅述。

頭戴式顯示設(shè)備420，可以作為定位設(shè)備，具有一個(gè)或多個(gè)定位光束接收器，并且包括顯示器，用于顯示來自數(shù)據(jù)處理主機(jī)的圖像數(shù)據(jù)。

顯示器可以包括各種類型的圖像設(shè)備，例如陰極射線管顯示器(CRT)、等離子顯示器(PDP)、液晶顯示器(LCD)、發(fā)光二極管顯示器(LED)、有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(OLED)等等。

為增強(qiáng)用戶與虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)之間的互動，該虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還可以包括一個(gè)或多個(gè)便攜式設(shè)備430。便攜式設(shè)備430適于用戶穿戴或攜帶，可以作為定位設(shè)備，并且分別具有一個(gè)或多個(gè)定位光束接收器。便攜設(shè)備430可以是標(biāo)準(zhǔn)定位件、手槍、手柄等設(shè)備。

定位設(shè)備上可以設(shè)置有傳感器(圖中未示出)，用于感測定位設(shè)備的運(yùn)動信息和/或姿態(tài)信息，并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理主機(jī)。數(shù)據(jù)處理主機(jī)可以接收運(yùn)動信息和/或姿態(tài)信息，并向頭戴式顯示設(shè)備發(fā)送圖像數(shù)據(jù)。

傳感器可以是運(yùn)動傳感器，也可以是紅外傳感器，或者其它形式的傳感器。所感測到的定位設(shè)備的運(yùn)動信息和/或姿態(tài)信息，經(jīng)由第一通信裝置發(fā)送給數(shù)據(jù)處理主機(jī)。

數(shù)據(jù)處理主機(jī)的第二通信裝置能夠接收運(yùn)動信息和/或姿態(tài)信息，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)渲染虛擬現(xiàn)實(shí)場景內(nèi)容，并將渲染得到的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至頭戴式顯示設(shè)備，使用戶更好地沉浸于虛擬現(xiàn)實(shí)場景中。

【應(yīng)用例】

圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)應(yīng)用例。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，使用者可以根據(jù)如下流程體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)場景：

1.使用者搭建場景，即根據(jù)實(shí)際場景的需要安裝呈剛性連接的定位光信號發(fā)射設(shè)備。如圖5所示，將定位光信號發(fā)射裝置520安裝在剛性連接架510的預(yù)設(shè)安裝位置處，構(gòu)成定位光信號發(fā)射設(shè)備，通過安裝部件540(例如掛鉤或螺絲釘?shù)?將定位光信號發(fā)射設(shè)備固定設(shè)置在墻體上。

2.對定位光信號發(fā)射設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，以確保定位精度。

3.使用者穿戴VR定位設(shè)備，如頭戴式顯示設(shè)備531、手柄533等。

4.使用者體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)場景，并利用手柄533等定位設(shè)備進(jìn)行交互。

由此，方便地為使用者提供一種適于家用、并且保證定位精度的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

至此，已經(jīng)參考附圖詳細(xì)描述了根據(jù)本實(shí)用新型的定位光信號發(fā)射設(shè)備、光學(xué)定位系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。通過本實(shí)用新型，使用者可以根據(jù)需要方便、自由地搭建使用場景，同時(shí)保證定位精度，提升用戶使用體驗(yàn)，更加適于家用。

以上已經(jīng)描述了本實(shí)用新型的各實(shí)施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實(shí)施例。在不偏離所說明的各實(shí)施例的范圍和精神的情況下，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術(shù)語的選擇，旨在最好地解釋各實(shí)施例的原理、實(shí)際應(yīng)用或?qū)κ袌鲋械募夹g(shù)的改進(jìn)，或者使本技術(shù)領(lǐng)域的其它普通技術(shù)人員能理解本文披露的各實(shí)施例。