面向虚拟现实应用的平滑头部跟踪

在这项工作中，我们提出了一种用于人机实时交互虚拟三维环境的头部跟踪新方案。该方案利用RGBD数据，根据用户头部的运动计算虚拟相机位姿。处理过程首先从传感器提供的图像中提取一组面部特征。将这些特征与参考图像中各自的对应特征进行匹配，以计算当前头部位姿。随后，使用预测方法猜测最可能的下一次头部运动（最终位姿）。接着，采用毕达哥拉斯速端曲线（Pythagorean Hodograph）插值来确定两地位姿之间所经过的路径和局部标架。结果是一条平滑的头部轨迹，用作根据用户的注视在虚拟场景中设置相机的输入。所得到的运动模型具有以下优点：在时间上连续，可适应任意渲染帧率；符合人体工程学，因为用户无需佩戴跟踪标记；平滑且无渲染抖动；并且由于生成了弯曲能量最小的路径，它还最小化了扭转和曲率。