即便用戶移動(dòng)頭部，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備都能夠允許渲染對(duì)象相對(duì)于真實(shí)世界保持于靜止的位置。例如，如果用戶將向右旋轉(zhuǎn)頭部，則渲染對(duì)象必須與真實(shí)世界對(duì)象一起在用戶視圖中向左旋轉(zhuǎn)。對(duì)于這一點(diǎn)，系統(tǒng)需要確定頭顯方位，亦即需要確定穿戴頭顯的頭部的定位。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)可以通過諸如慣性測(cè)量單元（IMU）等測(cè)量組件進(jìn)行追蹤，以便系統(tǒng)調(diào)整渲染對(duì)象的位置。

美國(guó)專利商標(biāo)局日前公布了Magic Leap一份于2019年5月提交的專利申請(qǐng)。具體來說，名為”Radar head pose localization“主要描述了一種利用雷達(dá)確定頭部定位的技術(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，專利描述的頭戴式設(shè)備包括框架、雷達(dá)系統(tǒng)、測(cè)量單元、測(cè)量單元濾波器、傳感器融合模塊、渲染模塊、目鏡和投影儀。

如圖一所示，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備是#10和用戶頭部為#12。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備#10可以包括框架#14、雷達(dá)系統(tǒng)#16、測(cè)量單元#18、第一目鏡#20和第二目鏡#22、第一投影儀#24和第二投影儀#26，以及前置攝像頭#28。

其中，雷達(dá)系統(tǒng)至少包括第一雷達(dá)組件。第一雷達(dá)組件具有固定在框架，并且于第一時(shí)間和第二時(shí)間在快域發(fā)射無線電波時(shí)的第一雷達(dá)發(fā)射器，以及固定框架并在無線電波從表面反射后檢測(cè)無線電波的第一雷達(dá)接收器。

雷達(dá)系統(tǒng)同時(shí)包括雷達(dá)追蹤模塊。雷達(dá)追蹤模塊接到第一雷達(dá)接收器，其分別在無線電波的發(fā)射和檢測(cè)之間，于快域確定第一時(shí)間間隔和第二時(shí)間間隔。

雷達(dá)系統(tǒng)同時(shí)包括雷達(dá)映射模塊。雷達(dá)映射模塊接到雷達(dá)追蹤模塊，并且至少基于快域中的相應(yīng)時(shí)間來生成相對(duì)于真實(shí)世界對(duì)象位置的第一和第二雷達(dá)映射。

雷達(dá)系統(tǒng)同時(shí)包括圖像處理模塊。圖像處理模塊接到雷達(dá)映射模塊，并分別基于第一雷達(dá)映射和第二雷達(dá)映射中的真實(shí)世界對(duì)象位置來計(jì)算第一雷達(dá)fingerprint和第二組雷達(dá)fingerprint。

一般來說，系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)或多個(gè)TX信號(hào)，然后一個(gè)或多個(gè)對(duì)象反射回信號(hào)（RX）?？梢允褂靡粋€(gè)或多個(gè)操作將接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為距離多普勒?qǐng)D，包括轉(zhuǎn)換為慢時(shí)間/快時(shí)間圖、加窗傅里葉快速變換（FFT）和背景減法。

圖5說明了無線電波朝增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備#10的前方、左側(cè)和上方的發(fā)射和接收。每個(gè)TX信道可以發(fā)射表示各個(gè)TX信號(hào)的各個(gè)無線電波#110A，并且每個(gè)RX信道可以接收表示各個(gè)RX信號(hào)的各個(gè)無線電波#112A。所以，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備#10可以在左側(cè)和右側(cè)，以及上方天花板檢測(cè)表面。

除了雷達(dá)系統(tǒng)外，頭戴式設(shè)備另外包括框架、測(cè)量單元、測(cè)量單元濾波器、傳感器融合模塊、渲染模塊、目鏡和投影儀。

其中，測(cè)量單元可以固定到框架，并可以于第一時(shí)間和第二時(shí)間在慢域檢測(cè)第一測(cè)量值和第二測(cè)量值，而每個(gè)測(cè)量值都指示測(cè)量單元的位置和移動(dòng)。測(cè)量單元濾波器接到測(cè)量單元。

傳感器融合模塊可以接到圖像處理模塊，并且可以用于：（i）確定第一姿態(tài)和第二姿態(tài)估計(jì)，第一姿態(tài)估計(jì)基于相對(duì)于第一測(cè)量值的第一組雷達(dá)fingerprint，第二姿態(tài)估計(jì)基于相對(duì)于第二測(cè)量值的第二組雷達(dá)fingerprint；（ii）通過比較第一姿態(tài)估計(jì)和第二姿態(tài)估計(jì)來確定測(cè)量單元的漂移；以及（iii）調(diào)整測(cè)量單元濾波器以校正漂移。

渲染模塊可以基于第二姿態(tài)確定渲染對(duì)象的期望位置。目鏡可以固定在框架。投影儀可以固定在框架，并且可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光來生成渲染對(duì)象，然后通過目鏡將渲染對(duì)象顯示在所需位置。

通過上面描述的多組件協(xié)作，頭戴式系統(tǒng)可以確定頭顯方位，并允許渲染對(duì)象相對(duì)于真實(shí)世界保持于靜止的位置。

相關(guān)專利：

Magic Leap Patent | Radar head pose localization

https://patent.nweon.com/18844

名為”Radar head pose localization“的Magic Leap專利申請(qǐng)最初在2019年5月提交，并在日前由美國(guó)專利商標(biāo)局公布。