HTC Vive的Lighthouse追踪系统到底是怎样工作_百度知道“反向的Lighthouse”跟踪系统或将适用于智能手机--百度百家
“反向的Lighthouse”跟踪系统或将适用于智能手机
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Oculus前工程部副总裁Jack McCauley最近调侃“Lighthouse”跟踪技术，他说将会“对虚拟现实产生重大作用，在正确的方向迈出的一步。”
Lighthouse基站
Jack McCauley曾经是Oculus工程部副总裁，早在2012年就已加入到这家公司，目前不再是公司的成员但继续参与各种工程项目。McCauley最近调侃“Lighthouse”跟踪技术，他说将会“对虚拟现实产生重大作用，在正确的方向迈出的一步。”
Jack McCauley
“Lighthouse”寓意是Valve为HTC Vive虚拟现实头显设计的跟踪技术，名字来自于系统的基站，它使用旋转元件放射高频率激光扫描房间。HTC Vive本身覆盖有传感器检测激光，通过精准频率的激光扫过头显覆盖的一系列传感器，可以计算出准确的位置和姿态。Lighthouse是Valve虚拟现实实现大范围追踪“room-scale”的关键，能够捕捉用户在一个大区域内走动时头显和控制器的运动轨迹。
McCauley是《吉他英雄(Guitar Hero)》一个重要周边设备的创造者，他最近调侃，他创建了一个“反向”版本的Lighthouse。
好吧，我将会颠倒Valve的Lighthouse，并准备在下个月向世界展示它是如何工作的，这将对VR产生重大作用，在正确的方向迈出的一步。-- mccauleylabs (@mccauleylabs)&September 29, 2015
Lighthouse基站拆解图
我和McCauley取得了联系，我想看看在他工作的这个系统里还有什么其他东西可以了解。他告诉我这是Lighthouse的“芯片级版本”,“只有手机摄像头模块大小。”此外，他表示该系统能够以500hz的频率进行扫描。
上述的最后一点是McCauley的系统相对于Valve的Lighthouse要占优势的一点，Valve的Lighthouse跟踪只有100hz，尽管目前还不清楚他是否具有指定端到端的跟踪能力或者这只是系统一个特定组件的简单扫描速率。
McCauley并没有忽略太多的细节，一个“反向Lighthouse”系统可能是交换接收基站和传感器的位置。这意味着发射激光的是运动端，而基站变成接收端。如果是这样的话，我不清楚它潜在的好处。然而，他强调该系统跟Lighthouse相比，有着更小的体积和更低的成本。
McCauley指出，“一个平坦的高频扫描微镜”（Robert A. Conant和其他人）是一个“良好的引导物”。灯塔使用的是旋转元件进行激光扫描，但他应该会对使用声音线圈进行快速扫描更感兴趣。
在McCauley的推特看来，这更像是一篇关于系统的学术文章报告，McCauley表示他将在8号对这个系统进行更多的谈论。
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　　（日）Valve的“Lighthouse”追踪系统为HTC Vive头显和控制器带来的房间尺度追踪空间。但这个系统到底有多准确呢？Oliver Kreylos是加州大学戴维斯分校的一名虚拟现实研究员，他对这个系统进行了深入的分析，希望让我们更好的了解这个系统。
　　Oliver Kreylos拥有计算机科学博士学位，在虚拟现实数据可视化研究中已经耕耘多年。他开发了属于自己的虚拟现实软件，名为VRUI。这个软件可以帮助他可视化、操纵、并且分析各个系统中的虚拟现实数据。之前，他一直使用像C***ES这样的企业级虚拟现实系统，但现在Kreylos开始探索最近兴起的消费级虚拟现实硬件，并分析这些硬件适不适合他目前的工作。
　　为此，他在他的博客上传了一个详细的Lighthouse追踪系统的分析，其中包括这个系统的准确度，而这也是为什么今天可以为大家带来这篇文章的原因。如果你对Lighthouse追踪技术有兴趣的话，那么强烈建议大家登陆Oliver Kreylos的博客，。如果大家只是对分析结果感兴趣的话，那么就请听我细细道来。
　　更多的基站意味着更加准确的追踪
　　基站是Lighthouse追踪系统的基础，它会使用交替扫描的横向和纵向激光来检测HTC Vive头显和SteamVR控制器，而头显和控制器里面的小型传感器同时会检测经过的激光。然后系统会智能地把所有的数据结合起来，从而识别出设备的转动，以及在3D空间中的位置。每个设备所装载的高速IMU（惯性测量单位）也会协助定位追踪的进行。
　　Kreylos试图测量系统的“抖动误差”，也就是完全静止站立的测量物体（这里指头显）在测量时所产生的误差。随着时间的推移，通过3D空间里面的追踪系统在每个位置中所提供的读数，他可以测量每个轴上读数的量。
　　在两个基站追踪Vive头显的情况下, Kreylos发现系统的抖动误差大概为0.3mm，这意味着对于追踪系统来说，头显似乎在所有的方向下都会有0.3mm的抖动（尽管在现实中，头显是完全静止不动的）。
　　不过幸运的是，这个亚毫米级误差是如此的小，当我们戴着头显的时候，大脑是感知不到的。
　　有趣的是，Kreylos当只使用一个基站的时候，抖动误差仍然为0.3mm，而当轴指向另个基站的时候，误差会达到2.1mm。也就是说，当被两个基站同时检测到的时候，Lighthouse可以非常准确的追踪物体。
　　精确度和准确度
　　Kreylos同时测量Lighthouse的精确度和准确度。他解释说，精确度测量是指：“在空间中对同一个点多次测量的结果会有多接近”；而对于准确度，是指：“在空间中对一个点的测量和那个点的真实位置会有多接近”。
　　正如所有靠谱的科学家一样，他首先解释了测量的方法：
　　我把一个36英寸的尺子放在地板上，位于追踪空间的中心，然后用我附在其中一个追踪控制器的小型探针针尖来标识出每1英寸的3D位置（位于控制器的本地坐标系的探针针尖位置，是对点进行重复测量的关键，这是源于一个简单的校准程序）。接下来，我把每个三维点的测量结果与“理想”的三维点进行比较。这个理想的三维点是通过非线性点集的对准算法（non-linear point set alignment algorithm）在一些任意坐标系中生成每一个点的理论位置。
　　绿色代表着理想的三维点，而紫色则为Lighthouse追踪所测量的三维点。图片由 Oliver Kreylos提供。
　　根据这些测量，Kreylos预计，Lighthouse的精确度为RMS（均方根）1.5mm；准确度为RMS1.9mm.
　　尽管上图中两种颜色的点并不是完全对齐的，但Kreylos表示“（Lighthouse）整体的准确度非常好”。他并进一步推断，作为一个有实际意义的结果，因此，附加一个校准探针针尖的Lighthouse控制器，有可能作为一个大面积三维数字化仪来使用，预期精度约为2mm。
　　漂移校正
　　Kreylos同时检查并解释了，当激光扫描每个轴的时候，控制器的IMU（惯性测量单位）是如何被Lighthouse系统校正的。
　　通过让控制器围绕着头部进行高速转动，并绘制测量数据，Kreylos可以可视化这个漂移校正。
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日 13时20分来自&&&>>&
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