Valve的“Lighthouse”跟踪系统通过使用横向和纵向的激光扫描，为HTC Vive提供了“房间尺寸”的虚拟现实头盔和控制器的跟踪空间。但是，它的准确性如何？加州大学戴维斯分校的虚拟现实研究员Oliver Kreylos对该系统进行了深入分析，并给我们提供了许多信息。

Oliver“Doc-Ok” Kreylos拥有计算机科学博士学位，并有着丰富的虚拟现实数据可视化研究经历。他开发了自己的虚拟现实软件VRUI，使他能够在各种不同的系统上以虚拟现实方式可视化、操作和分析数据。多年来，Kreylos一直在探索最新一波消费者虚拟现实硬件，并分析其是否适合他的工作领域。

正因如此，我们在他的博客上找到了一篇详细分析Lighthouse跟踪系统内部运作的文章，其中包括对其准确性的测量。如果你对Lighthouse的跟踪细节感兴趣，我强烈建议你阅读整篇文章。对于那些更关注结果的人，以下是Kreylos的发现。

多个基站的可见性意味着更高的精度

基站是Lighthouse跟踪系统的基础小盒子。它使用水平和垂直激光的交替扫描，通过覆盖有小型传感器的HTC Vive头盔和SteamVR控制器，检测激光的经过。系统巧妙地整合了所有这些数据，以确定设备的旋转和在三维空间中的位置。设备内置的高速IMU（惯性测量单元）用于帮助跟踪。

Kreylos试图测量系统的“抖动”，即当测量对象（在这种情况下，是头盔）完全静止时的测量不精确性。通过将跟踪系统报告的每个测量时间内的位置在三维空间中绘制出来，他能够测量每个轴上的测量结果的体积。

同时使用两个基站跟踪Vive头盔时，Kreylos发现系统的抖动约为0.3mm，这意味着就跟踪系统而言，头盔似乎在一个直径约为0.3mm的球体空间内跳动（尽管实际上头盔是完全静止的）。

幸运的是，这个亚毫米级的抖动对我们的大脑来说几乎是察觉不到的，当我们戴上头盔时。

有趣的是，Kreylos发现，当只有一个基站被遮挡，因此无法跟踪头盔时，抖动仍然约为0.3mm，除了指向另一个基站的轴向，抖动会在一个约2.1mm的区域内潜动。

这当然意味着Lighthouse在能够被两个基站同时看到时能更精确地跟踪物体。这可能为将来版本的Vive头盔在背部放置传感器提供一个理由，以便它能够始终被两个基站看到。

精度和准确性

Kreylos还试图测量Lighthouse的精度和准确性。他解释了精度测量是指“空间中多次后续测量的同一点之间的接近程度”，而准确性则指“空间中某一点的测量与该点的实际位置之间的接近程度”。

作为一名优秀的科学家，他首先解释了他测量的方法:

我将一把长36英寸的尺子放在被跟踪空间的中心，然后使用一个小探针尖附在其中一个跟踪的控制器上，测量每个1英寸刻度线的三维位置（探针尖在控制器的局部坐标系中的位置，这对于可重复测量点是至关重要的，通过一个简单的校准过程确定）。然后，我将得到的一组三维点与“理想”一组三维点进行比较，后者通过计算每个刻度线的某个任意坐标系中的理论位置得出，通过运行非线性点集对齐来进行。

然后，Kreylos通过比较实际测量点和理想测量点之间的误差大小来测量精度和准确性。根据他的测量，系统的精度约为0.1mm，而准确性约为0.2mm。

请注意，“jitter”是时常指稳定性的术语，取决于上下文，我使用的“抖动”可能不是最准确的翻译，但我选择使用这个词来传达原文的含义。算法。

绿色点表示理想测量结果，紫色点表示 Lighthouse 跟踪测量结果 | 照片由 Oliver Kreylos 提供。
基于这些测量结果，Kreylos 估计 Lighthouse 跟踪的精度约为 RMS 1.5mm，准确度约为 RMS 1.9mm。
尽管上述测量中存在一些失真，但 Kreylos 表示“Lighthouse 的整体准确度非常好”，并进一步得出结论：“实际结果是，可以将带有附加和校准的探针尖端的 Lighthouse 控制器用作大面积 3D 数字化仪器，预期精度约为 2mm。”
漂移校正

Kreylos 还研究并解释了测量形成的控制器的惯性测量单元（IMU）如何在每个轴上被 Lighthouse 系统进行校正，当激光在它们之间扫过时。
通过高速旋转控制器并绘制测量结果，Kreylos 可以可视化漂移校正的过程。

Oliver Kreylos 将于下个月在洛杉矶参加 VRLA 夏季博览会。
特色图片由 Doc-OK.org 提供。