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Oculus研究部门研发出高精度低成本的虚拟现实书写和绘画用触控笔。

使用一台单一摄像头和一个装饰有二进制方形标记的3D打印十二面体,所谓的“DodecaPen”实现了对无源触笔的亚毫米级6DoF跟踪。该项目由国立台湾大学博士生吴柏辰在他在Oculus Research的实习期间领导,并提出了一种低成本的跟踪和输入解决方案,具有许多潜在应用于虚拟和增强现实技术。

如下面的视频所示,在这种情况下,“无源触笔”实际上是一支真正的圆珠笔,可以快速演示跟踪系统的令人印象深刻的精确性,实际绘制和数字化绘制几乎无法区分。尽管该项目专注于触笔应用,但该视频还突出了装饰有二十面体的物体如何与其他对象连接以进行虚拟跟踪,比如物理键盘。

根据国立台湾大学网站上发布的论文,DodecaPen的绝对精度为0.4毫米,相当于使用10个相机的先进OptiTrack动作捕捉系统-总分辨率为1700万像素。DodecaPen系统使用一台现成的1.3MP摄像头实现相同的精度。研究清楚地表明,仅仅进行标记角对齐对于鲁棒跟踪是不够的;团队使用了论文中详细介绍的多种技术的组合,包括近似位姿估计和密集位姿细化。十二面体形状被选择以保持恒定的跟踪质量,以便“在大多数情况下至少能看见两个平面”。

DodecaPen的主要优势是其简单的结构和最少的电子元件,使其特别适用于2D和3D绘图。然而,团队认识到其局限性和缺点,因为它容易受到单个摄像头遮挡,并且需要合理的环境光来保持精度。此外,论文指出,与300-800Hz运动捕捉系统以及另一种低成本追踪技术Lumitrack相比,他们的计算机视觉算法“较慢”。DodecaPen的解决方案受到基准标记识别软件和摄像头所产生的运动模糊的限制,从而导致不必要的延迟。

结论指出,该系统可以“轻松增加按钮进行离散输入,并增加惯性测量单元以减少延迟并提高吞吐量。”更复杂的触笔也可以更好地模拟真实绘图,包括压感和笔尖倾斜,使其更适合模拟铅笔或画笔而不是钢笔。多摄像头和更高质量的图像传感器和镜头可以改善遮挡和低光性能的问题,但每次升级都会增加系统的成本和复杂性。

此外参见:Oculus Research揭示了“开创性”的聚焦面显示技术。
像DodecaPen这样专为虚拟现实设计的触笔,可能在传统的生产力任务中成为万能工具,在目前主要由于缺乏快速且简便的文本输入解决方案而受到限制。

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