最近有文章解析了因?yàn)樽沸莾x和陀螺儀的出錯(cuò)，加上科學(xué)家寫(xiě)反噴氣代碼導(dǎo)致了造成了價(jià)值19億的一臺(tái)名為“瞳”的X射線太空望遠(yuǎn)鏡被玩壞了。實(shí)際上，追星儀和陀螺儀實(shí)現(xiàn)的類似于VR中的光學(xué)定位及姿態(tài)捕捉。一直以來(lái)，大家都在說(shuō)VR定位動(dòng)捕技術(shù)難，那到底難在哪里呢？作者系VR行業(yè)從業(yè)者，本文將會(huì)探討下這個(gè)問(wèn)題?！ ?/p>
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?。▓D片來(lái)自火星網(wǎng)）
我相信，“瞳”真實(shí)的毀滅原因一定比文章中描述的要復(fù)雜很多，我寫(xiě)這篇文章也不是為了跟大家探討“瞳”，而是想跟大家聊一下由此事件引發(fā)的一些思考。
“瞳”和VR中的光學(xué)定位及姿態(tài)捕捉
瞳的追星儀，在文章中是這樣描述的“追星儀是衛(wèi)星上一個(gè)判斷自己方位的儀器......總的來(lái)說(shuō)就是一個(gè)小相機(jī)，通過(guò)跟蹤拍攝背景里一些亮的星星的位置... 用來(lái)判斷自己所指向的方位......”。
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追星儀的定位技術(shù)大概是目標(biāo)物體（即瞳本身）拍攝背景中的星星，根據(jù)得到的圖像及所識(shí)別出的星星的位置來(lái)獲取自身的方位信息。而瞳的陀螺儀則用來(lái)偵測(cè)瞳自身的空間姿態(tài)。所以，追星儀和陀螺儀實(shí)際上實(shí)現(xiàn)的類似于VR中的光學(xué)定位及姿態(tài)捕捉。
?。?） 光學(xué)定位技術(shù)
VR中的光學(xué)定位技術(shù)是利用攝像機(jī)拍攝目標(biāo)物體，根據(jù)得到的目標(biāo)圖像及攝像機(jī)自身的位置信息推算出目標(biāo)物體的位置及姿態(tài)等信息。根據(jù)標(biāo)記點(diǎn)發(fā)光技術(shù)不同，光學(xué)定位技術(shù)還分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。
具體實(shí)現(xiàn)流程：定位物體上布滿標(biāo)記點(diǎn)，標(biāo)記點(diǎn)可以自主發(fā)射光信號(hào)或者反射定位系統(tǒng)發(fā)射來(lái)的點(diǎn)信號(hào)，使得攝像頭拍攝的圖像中標(biāo)記點(diǎn)與周圍環(huán)境可以明顯區(qū)分。攝像機(jī)捕捉到目標(biāo)物上標(biāo)記點(diǎn)后，將多臺(tái)攝像機(jī)從不同角度采集到的圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，再通過(guò)視覺(jué)算法過(guò)濾掉無(wú)用的信息，從而獲得標(biāo)記點(diǎn)的位置。該定位法需要多個(gè) CCD 對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤定位，需要至少兩幅以上的具有相同標(biāo)記點(diǎn)的圖像進(jìn)行亞像素提取、匹配操作計(jì)算出目標(biāo)物的空間位置。實(shí)現(xiàn)流程圖如下：
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光學(xué)定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程
目前，光學(xué)定位技術(shù)在國(guó)際上最受認(rèn)可的是Optitrack。OptiTrack定位方案適用于游戲與動(dòng)畫(huà)制作，運(yùn)動(dòng)跟蹤，力學(xué)分析，以及投影映射等多種應(yīng)用方向，在VR行業(yè)有著非常大的影響力。
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（2）慣性動(dòng)作捕捉
陀螺儀的工作原理是通過(guò)測(cè)量三維坐標(biāo)系內(nèi)陀螺轉(zhuǎn)子的垂直軸與固定方向之間的夾角，并計(jì)算角速度，通過(guò)夾角和角速度來(lái)判別物體在三維空間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
它的強(qiáng)項(xiàng)在于測(cè)量設(shè)備自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。陀螺儀用于姿態(tài)捕捉，集成了加速度計(jì)和磁力計(jì)后，共同應(yīng)用在慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)。
慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)需要在運(yùn)動(dòng)物體的重要節(jié)點(diǎn)佩戴集成加速度計(jì)，陀螺儀和磁力計(jì)等慣性傳感器設(shè)備，傳感器設(shè)備捕捉目標(biāo)物體的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，包括身體部位的姿態(tài)、方位等信息，再將這些數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理設(shè)備中，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)修正、處理后，最終建立起三維模型，并使得三維模型隨著運(yùn)動(dòng)物體真正、自然地運(yùn)動(dòng)起來(lái)。
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VR定位動(dòng)捕技術(shù)到底難在哪里？
前文提到，“瞳”最終沒(méi)有避免毀滅的命運(yùn)，當(dāng)然我們得說(shuō)這次毀滅有一些人為的可避免的錯(cuò)誤造成，但無(wú)法否認(rèn)的事實(shí)是它耗費(fèi)了人類價(jià)值19億的資源。這也從側(cè)面證實(shí)了定位及動(dòng)捕技術(shù)難度之高。
當(dāng)然，應(yīng)用于VR行業(yè)中時(shí)，對(duì)于精度等的要求不會(huì)有“瞳”那么高，但為了能給使用者帶來(lái)超強(qiáng)沉浸感體驗(yàn)，定位及動(dòng)捕的精度、延遲、刷新率等也一定要達(dá)到非常高的水平。很多人知道2016年被稱為VR的元年，但是又有多少人知道VR自1963年被提出至今耗費(fèi)了多少科學(xué)家、工程師的心血？
讀者可能會(huì)有疑問(wèn)，大家一直在說(shuō)VR定位動(dòng)捕技術(shù)難，那到底難在哪里呢？接下來(lái)筆者就來(lái)談?wù)刅R定位動(dòng)捕技術(shù)的
