专题栏目:ARVRMR虚拟现实

跟踪传感设备的性能参数有哪些?

虚拟现实系统中,对用户的实时跟踪和接受用户动作指令交互技术的实现主要依赖于各种跟踪传感器的性能。它们是实现人机之间沟通的极其重要的通信中介,是实时处理的关键技术。通常比较跟踪传感器的性能参数有以下几个方面。

1.精度和分辨率

精度和分辨率决定了该跟踪设备技术及反馈目标位置的能力,分辨率又称为解析度,泛指量测或显示系统对细节的分辨能力。此概念可以用于表示时间、空间等领域的量测。现代日常生活中的分辨率多用于图像的清晰度。分辨率越高代表图像品质越好,越能表现出更多的细节。精度通常用来表示对目标对象观测的详细程度和准确度。当精度术语用于测量结果时,精度有三重含义。

(1)准确度,反映测量结果中系统误差的影响程度。

(2)精密度,反映测量结果中随机误差的影响程度。

(3)精确度,反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度,反映了测量结果与真值接近程度的量。

2.响应时间

响应时间是衡量该跟踪设备工作时能否满足人们对它的时间要求值。它又与下面4个具体指标相关。

(1)采样率。它是指传感器测量目标时的频率。现在大部分系统中为了防止丢失数据,采样率一般都比较高。

(2)数据率。它是指设备每秒钟计算出的结果的值,在大部分系统中,高数据率是和高采样率、低延迟和高抗干扰能力等联系在一起。所以高数据率是人们追求的目标之一。

(3)更新率。更新率是跟踪系统向主机报告位置数据的时间间隔,更新率决定了系统的显示更新时间,因为只有接收到新的位置数据,虚拟现实系统才能决定显示的图像以及整个后续工作。高更新率对虚拟现实非常重要,而低更新率的虚拟现实系统往往缺乏真实感。

(4)延迟。延迟表示从一个动作发生到主机收到反映这一动作的跟踪数据为止的时间间隔,虽然低延迟依赖于高数据率和高更新率,但两者都不是低延迟的决定因素。

3.鲁棒性

鲁棒性是指一个系统在相对恶劣的条件下避免出错的能力,由于跟踪系统处在一个充满各种噪声和外部干扰的实际世界,跟踪系统必须有一定的强壮性。一般外部干扰可分为两种:一种称为阻挡,即一些物体挡在目标物和探测器中间所造成的跟踪困难;另一种称为畸变,即由于一些物体的存在而导致的使探测器所探测的目标定位发生畸变。

4.整合性

整合性是指系统的实际位置和检测位置的一致性,一个整合性能好的系统能够始终保持两者的一致性,与精度和分辨率不同,精度和分辨率是一次测量中的正确性和跟踪能力,而整合性则注重在整个工作区间内一直保持位置的相对正确性。虽然好的分辨率和高精度有助于获得好的整合性能,但累积误差会降低系统的整合能力,使系统报告的位置逐步偏离正确的物理位置。

5.合群性

合群性反映虚拟现实跟踪技术对多用户系统的支持能力,包括两个方面的内容,即大范围的操作空间和多目标的跟踪能力。实际跟踪系统不能提供无限的跟踪范围,它只能在一定区域内跟踪和测量,这个区域称为操作范围和工作区域。显然操作范围越大,越有利于多用户的操作,大范围的工作区域是合群性的要素之一。

6.抖动

抖动是指当被跟踪对象固定不变时,跟踪传感器的输出结果的变化。抖动通常由传感器的噪声引起,使得跟踪传感器数据围绕平均值随机变化。应该设法使跟踪传感器的抖动尽可能小;否则会引起虚拟对象出现振动或跳动等。

7.其他性能指标

跟踪系统的其他一些指标参数也是不可忽略的,如跟踪测试系统的重量和大小以及安全性能等,重量太大,人们带在身上会行动不便,体积庞大同样如此,而安全性能欠佳则会带来人体受到伤害,因此这些性能参数都必须满足指标要求。

内容来源:喻晓和《虚拟现实技术基础教程(第2版)》

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