CN106959745A - 一种头部姿态预测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种头部姿态预测方法，用于解决现有技术上报的姿态角造成画面延时的问题。本发明实施例方法包括：获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间；根据所述姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线；将需要预测的未来时刻的时间点代入所述拟合曲线，得到所述未来时刻对应的姿态角；上报所述未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用。本发明实施例还提供一种头部姿态预测装置。

Description

一种头部姿态预测方法和装置

技术领域

本发明涉及头显设备领域，尤其涉及一种头部姿态预测方法和装置。

背景技术

在虚拟现实领域，用户需要佩戴头显设备才能体验虚拟现实，其中比较重要的部分是头部追踪的部分，用户头部转动过程中，虚拟场景画面能跟着一起转动，这就需要传感器来感知头部姿态(姿态角)。主要用到的传感器有角速度计(陀螺仪)、加速度计、地磁传感器。根据这些传感器的原始值，经过算法处理，可以得到当前的姿态角。

在虚拟现实领域，如图5所示，在用户头部转动过程中，如果直接采取当前传感器上报的姿态角用于画面渲染的话，直到看到渲染的画面，会经过数据传输、算法处理、屏幕刷新、画面渲染等过程，当渲染完成，头部已经运动到下一个姿态，这就会造成画面的延时，导致用户体验差。

发明内容

本发明实施例提供了一种头部姿态预测方法和装置，能够解决现有技术上报的姿态角造成画面延时的问题。

本发明实施例提供的一种头部姿态预测方法，包括：

获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间；

根据所述姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线；

将需要预测的未来时刻的时间点代入所述拟合曲线，得到所述未来时刻对应的姿态角；

上报所述未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用。

可选地，采用二次拟合的方法根据所述姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线。

可选地，获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间包括：

获取离当前时刻最近的三个姿态角；

获取所述三个姿态角对应的三个上报时间。

可选地，采用二次拟合的方法根据所述姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线，具体包括：

将所述三个姿态角和所述三个上报时间代入二次拟合公式，求出所述二次拟合公式中的三个拟合系数，所述二次拟合公式如下：

其中，Q₁、Q₂、Q₃为所述三个姿态角，T₁、T₂、T₃为所述三个上报时间，A、B、C为所述三个拟合系数；

根据所述三个拟合系数得到预测未来时刻的拟合曲线。

可选地，上报所述未来时刻对应的姿态角至上层应用之后还包括：

判断所述头显设备的传感器是否生成传感器数据，若是，则返回再次执行所述获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间的步骤。

本发明实施例提供的一种头部姿态预测装置，包括：

姿态角时间获取模块，用于获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间；

曲线拟合模块，用于根据所述姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线；

未来姿态角预测模块，用于将需要预测的未来时刻的时间点代入所述拟合曲线，得到所述未来时刻对应的姿态角；

姿态角上报模块，用于上报所述未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用。

可选地，曲线拟合模块包括：

二次拟合单元，用于采用二次拟合的方法根据所述姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线。

可选地，所述姿态角时间获取模块包括：

三姿态角获取模块，用于获取离当前时刻最近的三个姿态角；

三上报时间获取模块，用于获取所述三个姿态角对应的三个上报时间。

可选地，所述二次拟合单元包括：

代入公式子单元，用于将所述三个姿态角和所述三个上报时间代入二次拟合公式，求出所述二次拟合公式中的三个拟合系数，所述二次拟合公式如下：

其中，Q₁、Q₂、Q₃为所述三个姿态角，T₁、T₂、T₃为所述三个上报时间，A、B、C为所述三个拟合系数；

拟合曲线子单元，用于根据所述三个拟合系数得到预测未来时刻的拟合曲线。

可选地，所述头部姿态预测装置包括：

传感器判断模块，用于判断所述头显设备的传感器是否生成传感器数据；

触发模块，用于当所述传感器判断模块的判断结果为是时，触发所述姿态角时间获取模块。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例中，首先，获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间；然后，根据所述姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线；接着，将需要预测的未来时刻的时间点代入所述拟合曲线，得到所述未来时刻对应的姿态角；最后，上报所述未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用。在本发明实施例中，通过预测未来时刻的姿态角，然后将未来时刻的姿态角上报至上层应用使用，使得上层应用渲染完成时，头部运动正好落在预测的姿态角上，实现了画面与头部动作的实时同步，提升了用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例中一种头部姿态预测方法一个实施例流程图；

图2为本发明实施例中一种头部姿态预测方法另一个实施例流程图；

图3为本发明实施例中一种头部姿态预测装置一个实施例结构图；

图4为本发明实施例中一种头部姿态预测装置另一个实施例结构图；

图5为现有技术上报的姿态角的延迟原理示意图；

图6为本发明中一种头部姿态预测方法预测的未来时刻姿态角克服延迟的原理示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种头部姿态预测方法和装置，用于解决现有技术上报的姿态角造成画面延时的问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中一种头部姿态预测方法一个实施例包括：

101、获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间；

首先，可以获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间。

102、根据该姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线；

在获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间之后，可以根据该姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线。

103、将需要预测的未来时刻的时间点代入该拟合曲线，得到该未来时刻对应的姿态角；

在根据该姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线之后，可以将需要预测的未来时刻的时间点代入该拟合曲线，得到该未来时刻对应的姿态角。

104、上报该未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用。

在将需要预测的未来时刻的时间点代入该拟合曲线，得到该未来时刻对应的姿态角之后，可以上报该未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用。

本实施例中，首先，获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间；然后，根据该姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线；接着，将需要预测的未来时刻的时间点代入该拟合曲线，得到该未来时刻对应的姿态角；最后，上报该未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用。在本实施例中，通过预测未来时刻的姿态角，然后将未来时刻的姿态角上报至上层应用使用，使得上层应用渲染完成时，头部运动正好落在预测的姿态角上，实现了画面与头部动作的实时同步，提升了用户体验。

为便于理解，下面对本发明实施例中的一种头部姿态预测方法进行详细描述，请参阅图2，本发明实施例中一种头部姿态预测方法另一个实施例包括：

201、获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间；

首先，可以获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间。需要说明的是，姿态角可以有四元数来定义。上述离当前时刻最近的预设时间长度可以根据实际情况进行设定，与不同头显设备的性能有关。例如可以设为离当前时刻最近100ms内，也可以通过姿态角的个数进行设定，例如具体可以是：

A、获取离当前时刻最近的三个姿态角；

B、获取该三个姿态角对应的三个上报时间。

对于某些***来说，三个姿态角可以达到效果、效率上的最优平衡。

202、采用二次拟合的方法根据该姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线；

在获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间之后，可以采用二次拟合的方法根据该姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线，具体为：

将该三个姿态角和该三个上报时间代入二次拟合公式，求出该二次拟合公式中的三个拟合系数，该二次拟合公式如下：

其中，Q₁、Q₂、Q₃为该三个姿态角，T₁、T₂、T₃为该三个上报时间，A、B、C为该三个拟合系数；

根据该三个拟合系数得到预测未来时刻的拟合曲线。

203、将需要预测的未来时刻的时间点代入该拟合曲线，得到该未来时刻对应的姿态角；

在采用二次拟合的方法根据该姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线之后，可以将需要预测的未来时刻的时间点代入该拟合曲线，得到该未来时刻对应的姿态角。例如对于图5的***来说，可以将t1代入该拟合曲线中，得到与t1时刻对应的姿态角，在t0时刻上报预测的姿态角后，经过***的处理，正好在t1时刻完成渲染并显示画面(参阅图6)，使得用户不会感知到延时。

204、上报该未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用；

在将需要预测的未来时刻的时间点代入该拟合曲线，得到该未来时刻对应的姿态角之后，可以上报该未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用，也即上述的上报至头显设备的***进行处理，最后完成渲染等操作并显示。

205、判断该头显设备的传感器是否生成传感器数据，若是，则返回再次执行步骤201，若否，则结束本进程。

在上报该未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用之后，可以判断该头显设备的传感器是否生成传感器数据，若是，则返回再次执行步骤201，若否，则结束本进程。可以理解的是，若该头显设备的传感器仍在生成传感器数据，说明头显设备仍在使用，并且需要对传感器数据进行处理以获得用户的头部姿态，因此返回再次执行步骤201，实现本实施例中头部姿态预测方法循环执行。反之，则可以认为头显设备不再使用或者无需获取用户的头部姿态，此时结束头部姿态预测方法的进程。

上面主要描述一种头部姿态预测方法，下面将对一种头部姿态预测装置进行详细描述，请参阅图3，本发明实施例中一种头部姿态预测装置一个实施例包括：

姿态角时间获取模块301，用于获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间；

曲线拟合模块302，用于根据该姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线；

未来姿态角预测模块303，用于将需要预测的未来时刻的时间点代入该拟合曲线，得到该未来时刻对应的姿态角；

姿态角上报模块304，用于上报该未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用。

本实施例中，首先，姿态角时间获取模块301获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间；然后，曲线拟合模块302根据该姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线；接着，未来姿态角预测模块303将需要预测的未来时刻的时间点代入该拟合曲线，得到该未来时刻对应的姿态角；最后，姿态角上报模块304上报该未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用。在本实施例中，通过预测未来时刻的姿态角，然后将未来时刻的姿态角上报至上层应用使用，使得上层应用渲染完成时，头部运动正好落在预测的姿态角上，实现了画面与头部动作的实时同步，提升了用户体验。

为便于理解，下面对本发明实施例中的一种头部姿态预测装置进行详细描述，请参阅图4，本发明实施例中一种头部姿态预测装置另一个实施例包括：

姿态角时间获取模块401，用于获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间；

曲线拟合模块402，用于根据该姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线；

未来姿态角预测模块403，用于将需要预测的未来时刻的时间点代入该拟合曲线，得到该未来时刻对应的姿态角；

姿态角上报模块404，用于上报该未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用。

本实施例中曲线拟合模块402可以包括：

二次拟合单元4021，用于采用二次拟合的方法根据该姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线。

本实施例中该姿态角时间获取模块401可以包括：

三姿态角获取模块4011，用于获取离当前时刻最近的三个姿态角；

三上报时间获取模块4012，用于获取该三个姿态角对应的三个上报时间。

本实施例中该二次拟合单元4021可以包括：

代入公式子单元0211，用于将该三个姿态角和该三个上报时间代入二次拟合公式，求出该二次拟合公式中的三个拟合系数，该二次拟合公式如下：

其中，Q₁、Q₂、Q₃为该三个姿态角，T₁、T₂、T₃为该三个上报时间，A、B、C为该三个拟合系数；

拟合曲线子单元0212，用于根据该三个拟合系数得到预测未来时刻的拟合曲线。

本实施例中该头部姿态预测装置可以包括：

传感器判断模块405，用于判断该头显设备的传感器是否生成传感器数据；

触发模块406，用于当该传感器判断模块405的判断结果为是时，触发该姿态角时间获取模块。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种头部姿态预测方法，其特征在于，包括：

获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间；

根据所述姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线；

将需要预测的未来时刻的时间点代入所述拟合曲线，得到所述未来时刻对应的姿态角；

上报所述未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用。

2.根据权利要求1所述的头部姿态预测方法，其特征在于，采用二次拟合的方法根据所述姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线。

3.根据权利要求2所述的头部姿态预测方法，其特征在于，获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间包括：

获取离当前时刻最近的三个姿态角；

获取所述三个姿态角对应的三个上报时间。

4.根据权利要求3所述的头部姿态预测方法，其特征在于，采用二次拟合的方法根据所述姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线，具体包括：

将所述三个姿态角和所述三个上报时间代入二次拟合公式，求出所述二次拟合公式中的三个拟合系数，所述二次拟合公式如下：

Q₁＝A*T₁ ²+B*T₁+C；

$Q_2=A*T_2^2+B*T_2+C;$

$Q_3=A*T_3^2+B*T_3+C;$

其中，Q₁、Q₂、Q₃为所述三个姿态角，T₁、T₂、T₃为所述三个上报时间，A、B、C为所述三个拟合系数；

根据所述三个拟合系数得到预测未来时刻的拟合曲线。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的头部姿态预测方法，其特征在于，上报所述未来时刻对应的姿态角至上层应用之后还包括：

判断所述头显设备的传感器是否生成传感器数据，若是，则返回再次执行所述获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间的步骤。

6.一种头部姿态预测装置，其特征在于，包括：

姿态角时间获取模块，用于获取离当前时刻最近的预设时间长度内的姿态角和对应的上报时间；

曲线拟合模块，用于根据所述姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线；

未来姿态角预测模块，用于将需要预测的未来时刻的时间点代入所述拟合曲线，得到所述未来时刻对应的姿态角；

姿态角上报模块，用于上报所述未来时刻对应的姿态角至头显设备的上层应用。

7.根据权利要求6所述的头部姿态预测装置，其特征在于，曲线拟合模块包括：

二次拟合单元，用于采用二次拟合的方法根据所述姿态角和对应的上报时间进行曲线拟合，得到预测未来时刻的拟合曲线。

8.根据权利要求7所述的头部姿态预测装置，其特征在于，所述姿态角时间获取模块包括：

三姿态角获取模块，用于获取离当前时刻最近的三个姿态角；

三上报时间获取模块，用于获取所述三个姿态角对应的三个上报时间。

9.根据权利要求8所述的头部姿态预测装置，其特征在于，所述二次拟合单元包括：

代入公式子单元，用于将所述三个姿态角和所述三个上报时间代入二次拟合公式，求出所述二次拟合公式中的三个拟合系数，所述二次拟合公式如下：

Q₁＝A*T₁ ²+B*T₁+C；

$Q_2=A*T_2^2+B*T_2+C;$

$Q_3=A*T_3^2+B*T_3+C;$

其中，Q₁、Q₂、Q₃为所述三个姿态角，T₁、T₂、T₃为所述三个上报时间，A、B、C为所述三个拟合系数；

拟合曲线子单元，用于根据所述三个拟合系数得到预测未来时刻的拟合曲线。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的头部姿态预测装置，其特征在于，所述头部姿态预测装置包括：

传感器判断模块，用于判断所述头显设备的传感器是否生成传感器数据；

触发模块，用于当所述传感器判断模块的判断结果为是时，触发所述姿态角时间获取模块。