Lighthouse追踪系统到底有多精确

来源：yivian作者：yivian2016-07-18 阅读：8

Valve的“Lighthouse”追踪系统为HTC Vive头显和控制器带来的房间尺度追踪空间。但这个系统到底有多准确呢？Oliver Kreylos是加州大学戴维斯分校的一名虚拟现实研究员，他对这个系统进行了深入的分析，希望让我们更好的了解这个系统。

Oliver Kreylos拥有计算机科学博士学位，在虚拟现实数据可视化研究中已经耕耘多年。他开发了属于自己的虚拟现实软件，名为VRUI。这个软件可以帮助他可视化、操纵、并且分析各个系统中的虚拟现实数据。之前，他一直使用像CAVES这样的企业级虚拟现实系统，但现在Kreylos开始探索最近兴起的消费级虚拟现实硬件，并分析这些硬件适不适合他目前的工作。

为此，他在他的博客上传了一个详细的Lighthouse追踪系统的分析，其中包括这个系统的准确度，而这也是为什么今天可以为大家带来这篇文章的原因。如果大家只是对分析结果感兴趣的话，那么就请听我细细道来。

更多的基站意味着更加准确的追踪

基站是Lighthouse追踪系统的基础，它会使用交替扫描的横向和纵向激光来检测HTC Vive头显和SteamVR控制器，而头显和控制器里面的小型传感器同时会检测经过的激光。然后系统会智能地把所有的数据结合起来，从而识别出设备的转动，以及在3D空间中的位置。每个设备所装载的高速IMU（惯性测量单位）也会协助定位追踪的进行。

Kreylos试图测量系统的“抖动误差”，也就是完全静止站立的测量物体（这里指头显）在测量时所产生的误差。随着时间的推移，通过3D空间里面的追踪系统在每个位置中所提供的读数，他可以测量每个轴上读数的量。

在两个基站追踪Vive头显的情况下, Kreylos发现系统的抖动误差大概为0.3mm，这意味着对于追踪系统来说，头显似乎在所有的方向下都会有0.3mm的抖动（尽管在现实中，头显是完全静止不动的）。

不过幸运的是，这个亚毫米级误差是如此的小，当我们戴着头显的时候，大脑是感知不到的。

有趣的是，Kreylos当只使用一个基站的时候，抖动误差仍然为0.3mm，而当轴指向另个基站的时候，误差会达到2.1mm。也就是说，当被两个基站同时检测到的时候，Lighthouse可以非常准确的追踪物体。

精确度和准确度

Kreylos同时测量Lighthouse的精确度和准确度。他解释说，精确度测量是指：“在空间中对同一个点多次测量的结果会有多接近”；而对于准确度，是指：“在空间中对一个点的测量和那个点的真实位置会有多接近”。

正如所有靠谱的科学家一样，他首先解释了测量的方法：

我把一个36英寸的尺子放在地板上，位于追踪空间的中心，然后用我附在其中一个追踪控制器的小型探针针尖来标识出每1英寸的3D位置（位于控制器的本地坐标系的探针针尖位置，是对点进行重复测量的关键，这是源于一个简单的校准程序）。接下来，我把每个三维点的测量结果与“理想”的三维点进行比较。这个理想的三维点是通过非线性点集的对准算法（non-linear point set alignment algorithm）在一些任意坐标系中生成每一个点的理论位置。