TZSA 200-2023 主动式红外光学AR VR 手柄定位技术规范

ICS35.240CCSL60团 体 标 准T/ZSA200-2023主动式红外光学AR/VR手柄定位技术规范TechnicalspecificationofactiveinfraredopticalAR/VRhandheld-controllerlocationtechnology2023-12-18发布 2023-12-19实施中关村标准化协会 发布T/ZSA200-2023T/ZSA200-2023PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIII目 次前 言 II引 言 III范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1技术要求 2测试方法 3前 言GB/T1.1—20201部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中关村标准化协会虚拟现实与元宇宙分技术委员会提出并归口。（深圳OPPO引 言本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及到5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.8、5.10、5.11、5.12中如下3项与手柄定位技术相关的专利的使用。专利名称如下：CN202211390797.1检测手柄图像中光斑标识的方法及电子设备；CN202211183832.2一种估计手柄位姿的方法及虚拟显示设备；CN202211149262.5一种检测手柄上发光器的方法及虚拟显示设备。本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。联系人：常亮399电子邮件：changliang@电 话：16678548216网 址：/请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。T/ZSA200-2023T/ZSA200-2023PAGEPAGE10主动式红外光学的AR/VR手柄定位技术规范范围6AR/VR手柄定位技术要求及测试方法。6AR/VR手柄的研发与测试。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中注日期的引用文件，（包括所有的修改单适用于本文件。GB∕T38259-2019信息技术虚拟现实头戴式显示设备通用规范T/CESA1130-2020信息技术移动设备增强现实系统技术规范术语和定义GB∕T38259-2019和T/CESA1130-2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件。位姿pose位置和姿态绝对位置误差absolutepotionerror(APE)移动设备位置发生变化时，AR/VR系统所测得的当前时刻位置的真实值与估计值之间的平均偏差。[来源：T/CESA1130-2020，3.15]绝对旋转误差absoluterotationerror(ARE)移动设备姿态发生变化时，AR/VR系统所测得的当前时刻姿态的真实值与估计值之间的平均偏差。[来源：T/CESA1130-2020，3.16]静态角度漂移staticangledrift静置设备旋转角度的变动值。静态位置抖动staticpositionjitter静置设备位置的变动值。跟踪系统延迟trackingsystemlatency移动物体到跟踪系统输出物体位姿的时间差。移动跟踪范围trackingarea手柄在移动位置时，能被跟踪的区域。[来源：GB/T38259-2019，3.28，有修改]移动灵敏度translationresolution手柄在发生位移时，跟踪系统能够测得的最小位移。[来源：GB/T38259-2019，3.27，有修改]转动灵敏度rotationresolution手柄在发生旋转时，跟踪系统能够测得的最小旋转角度。[来源：GB/T38259-2019，3.26，有修改]跟踪失效延时time-delayoftrackingloss手柄被遮挡或移出头显视野后，手柄定位退化为3DoF前其6DoF状态的维持时间。跟踪恢复延时time-delayoftrackingrecover手柄被头显相机重新观察后，手柄定位从3DoF状态恢复到6DoF状态的所需时间。缩略语6DoF: 6自由度(6DegreeofFreedom)，本文件特指位置与姿态3DoF: 3自由度(3DegreeofFreedom)，本文件特指姿态RSSI: 接收信号强度指示（ReceivedSignalStrengthIndication）技术要求绝对位置误差手柄实时定位跟踪的绝对位置误差（APE）应≤30mm。绝对旋转误差手柄实时定位跟踪的绝对旋转误差（ARE）应≤3°。静态位置抖动手柄处于静止状态时，手柄的位置抖动应≤5mm。静态角度漂移手柄处于静止状态时，手柄的角度漂移应≤1°。移动灵敏度手柄的移动灵敏度应≤2mm。旋转灵敏度手柄的旋转灵敏度应≤1°。跟踪系统延迟手柄的跟踪系统延迟时间应≤15ms。移动跟踪范围手柄的具体活动范围与头显相机结构关联，应由产品说明书规定。位姿采样频率手柄的位姿采样频率应≥200Hz。最大环境光强手柄应在不小于500lx的光照环境下能正常工作。最小相机数目手柄应支持仅1个相机也可输出正常的6DoF手柄位姿。最大平移抖动手柄的最大平移抖动应≤50mm。跟踪失效延时手柄的跟踪失效延时应≥0.5s。跟踪恢复延时手柄的跟踪恢复延时应≤0.2s。测试方法测试环境测评环境为室内测试，室内按模拟AR/VR实际用户搭建，应具备如下要求：保证场景光线均匀照射，室内照度在50lx～500lx范围内调节;测试场景2.4G频域(±100MHz带宽内)无5个以上或者全信道覆盖且接收强度(RSSI)超过-40dBm的无线信号干扰源；测试用标准大气条件：——环境温度：15℃～35℃；——相对湿度：20％RH～80%RH；——环境气压：86kPa～106kPa。绝对位置误差测试步骤如下：如图1所示进行测试，使用动态捕捉系统，测试者佩戴头显，手持手柄运动1min，运动过程中保持手柄被正常跟踪，由动态捕捉系统产生6DoF手柄的真实轨迹;在AR/VR设备端获取6DoF手柄位姿，作为手柄定位跟踪系统的测量轨迹;由真实轨迹与测量轨迹按照公式（1）得到6DoF手柄的APE精度。………………(1)式中：6DoF手柄真实轨迹AR/VR设备端记录的6DoF手柄测量轨迹:表示取位姿的平移部分N:轨迹的位姿点数目图1跟踪精度测评环境绝对旋转误差测试步骤如下：如图1所示进行测试，使用动态捕捉系统，测试者佩戴头显，手持手柄运动1min，运动过程中保持手柄被正常跟踪，由动态捕捉系统产生6DoF手柄的真实轨迹;在AR/VR头显端获取6DoF手柄位姿，作为手柄定位跟踪系统的测量轨迹;由真实轨迹与测量轨迹按照公式(2)得到6DoF手柄的APE精度。……………(2)式中：6DoF手柄真实轨迹AR/VR设备端记录的6DoF手柄测量轨迹:表示取位姿的旋转部分N:轨迹的位姿点数目静态位置抖动测试步骤如下：保持测试环境无震动干扰，将手柄处于静止状态，同时保持AR/VR头显端可观测到手柄(AR/VR头显端不要求保持静止)，并获取6DoF手柄位姿，持续记录1min;按照公式(3)计算手柄静止过程中的平均位置，按照公式(4)计算每个位置采样值与均值的偏差;取最大的位置偏差作为静止位置抖动…………(3)…………(4)式中：:手柄静止放置时，从AR/VR设备端记录的位置采样值静态角度漂移测试步骤如下：保持测试环境无震动干扰，将手柄处于静止状态，同时保持AR/VR头显端可观测到手柄(AR/VR头显端不要求保持静止)，并获取6DoF手柄位姿，持续记录1min；按照公式(5)计算手柄静止过程中的平均旋转，按照公式(6)计算每个旋转采样值与均值的偏差；取最大的旋转偏差作为静止旋转漂移…………(5)……………(6)式中：:手柄静止放置时，从AR/VR设备端记录的旋转采样值R:手柄静止放置时的平均旋转Log(*):表示对数运算min(*):表示最小二乘运算移动灵敏度测试步骤如下：如图2所示，AR/VR头显固定在可观测到手柄的位置，手柄固定在滑块上与滑块共同运动；先保持静止状态并记录此时手柄的位置1，然后滑块移动固定的距离L(保证此过程中AR/VR头；Δ=L-L满足:0.5ΔL≦.5L量有效;重复步骤b)-d)，直到找到最小的有效测量值作为移动灵敏度。图2移动灵敏度测试旋转灵敏度测试步骤如下：如图3所示，AR/VR头显固定在可以看到手柄的位置，手柄固定在转台上与转台共同运动;先保持静止状态并记录此时手柄的姿态θ1，然后控制转台转动固定的角度(保证此过程中A/VR;分手轨迹据如果柄态的化Δ=θθ2 满:0.5θΔ≤1.θ，为该次测量有效;重复步骤b)-d)，直到找到最小的有效测量值作为转动灵敏度。图3旋转灵敏度实验跟踪系统延迟测试步骤如下：如图4所示，AR/VR头显固定在可以看到手柄的位置，手柄固定在滑块上与滑块共同运动；先保持静止状态，然后控制滑块做周期性匀速往返运动，同时记录滑轨与手柄的轨迹信息；如图5/1/tΔt=-t;统计多次周期性运动中上升沿/下降沿的时间差，取其平均值作为跟踪系统的延迟。图4跟踪系统延迟实验图5跟踪延迟数据图移动跟踪范围测试步骤如下：如图6AR/R控制机械臂使手柄分别沿着x,y,zAR/VR设备端手柄位姿；当手柄的位姿异常(退化为3DoF按前面的步骤记录手柄活动范围的长、宽、高，计算出6DoF手柄的3D空间活动范围。图6移动跟踪测试示意图位姿采样频率测试步骤如下：在AR/VR设备端获取手柄位姿数据，并持续记录1min;统计1min内获取的位姿数据个数N，则位姿采样频率为(N/60)Hz。最大环境光强测试步骤如下：测试者在不同的光照环境下佩戴AR/VR头显观测手柄，确认手柄跟踪状态是否正常，并使用照度计记录此时的环境光照强度，照度计放置的高度与头显一致，朝向与头显正前方一致;不断提升环境光照强度直至手柄定位失效，记录此时的光照强度作为最大光照强度。最小相机数目测试步骤如下：测试者佩戴AR/VR头显后遮挡头显相机，并确保剩余未遮挡相机能够正常看到手柄，确认手柄跟踪状态是否