深度解析HTC Vive的Lighthouse室内定位技术

2024-12-23上海AR开发专家

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  VR元年开启，随着各大VR产品相继发布，BAT纷纷宣布入驻VR行业，VR行业呈现了一个前所未有的热潮。然而众所周知，VR的技术门槛要求还是很高的，因此VR产品在技术实现上依然面临许多瓶颈，其中VR产品的空间定位技术一直是困扰各厂商的难题。而最近大热的
  HTC Vive
  设备采用的Lighthouse室内定位技术，非常好地解决了这一难题。
  曾有体验者这样形容自己的体验过程：“我手上拿着两把枪，对着前面的丧尸射击，手已经紧张到颤抖，前面的丧尸越逼越近，恐惧感越来越强烈，转身突然发现一个丧尸扑在我面前，瞬间被吓了一跳，毫不自觉的往后躲，明显感觉到心跳加快，还差点尖叫了出来，真的像去了另一世界一样……”可见HTC
  Vive
  产品具有非常好的沉浸感，这里面就有室内定位技术Lighthouse的功劳。
  简单来说，VR室内定位技术可以使得用户可以在佩戴VR头盔时，除了在沉浸式的世界里原地旋转、还能利用算法和传感器感知到用户的移动从而确定用户在空间里的相对位置。一款具有空间定位的VR设备不仅能更好地提供沉浸感，其产生的眩晕感也会大幅降低，用户因为位移造成的画面不同步感完全消失，虚拟世界可以与你的身体保持一致的移动性。
  HTC的Lighthouse室内定位技术如何实现？
  HTC的Lighthouse室内定位技术属于激光扫描定位技术，通过墙上的两颗激光传感器识别佩戴者佩戴的机身上的位置追踪传感器，从而获得位置和方向信息。
  具体来说，Lighthouse室内定位技术不需要借助摄像头，而是靠激光和光敏传感器来确定运动物体的位置。两个激光发射器会被安置在对角，形成一个15×15英尺的长方形区域，这个区域可以根据实际空间大小进行调整。激光束由发射器里面的两排固定LED灯发出，每秒6次。每个激光发射器内设计有两个扫描模块，分别在水平和垂直方向轮流对定位空间发射横竖激光扫描15×15英尺的定位空间。
  HTC Vive头盔和手柄上有超过70个光敏传感器。激光扫过的同时，头盔开始计数，传感器接收到激光后，利用传感器位置和接收激光时间的关系，计算相对于激光发射器的准确位置。同一时间内激光束击中的光敏传感器足够多，就能形成一个3D的模型。不仅能探测出头盔的位置，还可以捕捉到头盔的方向。定位流程可以由下图展示：
  激光定位技术有哪些优势？
  接下来笔者总结了激光定位技术的优势，如下：
  成本低：相对昂贵的红外动作捕捉摄像机，利用激光光塔进行动作捕捉的成本就相对低廉很多了。虽然之前高盛对HTC的产品进行估价高达1000美元左右，但是他集成了HMD及运动手柄，单算到定位系统的价钱可能在400美元左右。
  定位精度高：在VR领域，超高的定位精度意味着卓越的沉浸感。激光定位方案的精度可以达到mm级别，也就成就了HTC我们体验到的震撼效果。
  此外，激光定位技术几乎没有延迟，不怕遮挡，即使手柄放在后背或者胯下也依然能捕捉到。激光定位技术在避免了基于图像处理技术的复杂度高、设备成本高、运算速度慢、较易受自然光影响等劣势的同时，实现高精度、高反应速度、高稳定性且可在任意大小空间内实现的室内定位。
  目前，同样使用激光定位技术的还有G-Wearables的StepVR产品，该公司独立研发的激光定位技术配合基于惯性传感器的动作捕捉技术、手势识别技术，打造了一套完整的全沉浸式VR设备StepVR。该产品目前还未上市，可以期待一下。