Paikanseuranta on yksi virtuaalitodellisuuden teknologioista , joka on ihmisen vuorovaikutuksen taustalla virtuaalimaailman kanssa. Suunniteltu määrittämään todellisen kohteen (kuten käden, pään tai erikoislaitteen) sijainti ja suunta virtuaaliympäristössä useiden vapausasteiden avulla . Yleensä kolme sen sijainnin koordinaattia (x, y, z) ja kolme kulmaa , jotka määrittävät sen suunnan avaruudessa (" roll ", " pitch ", " yaw " tai Euler-kulmat). Todellisen kohteen sijainnin ja suunnan määrittäminen avaruudessa määritetään erityisten antureiden ja merkkien avulla. Anturit ottavat signaalin todellisesta esineestä sen liikkuessa ja välittävät vastaanotetun tiedon tietokoneelle.
Virtuaalitodellisuuden seurantajärjestelmä on eräänlainen kopio luonnossa olemassa olevista paikannus- ja suuntausjärjestelmistä. "Luonnolliset" seurantajärjestelmät todellisessa maailmassa ovat ihmisen aistit . Esimerkiksi visio auttaa henkilöä määrittämään missä hän on suhteessa muihin esineisiin ja ihmisiin.
Jos kykyä nähdä avaruudessa suuntautumiseen ei ole, kuulo on yhteydessä. Lepakot ja delfiinit käyttävät juuri tällaista seurantajärjestelmää. Ultraääni antaa heille mahdollisuuden paitsi havaita esteen tiellä, myös määrittää etäisyyden siihen.
Mitään järjestelmää ei voida pitää täydellisenä VR-järjestelmänä, jos se ei tunne käyttäjän sijaintia ja suuntaa ja hänen toimiaan joka hetki. Seuranta järjestää näiden tietojen siirron järjestelmän "aivoille". Seuranta on VR-järjestelmän silmiä, korvia, kosketusta ja hajua.
Seurannan toteuttamiseksi VR :ssä käytetään sähkömagneettisia , ultraääni-, inertia- ja optisia järjestelmiä.
Optiset seurantajärjestelmät perustuvat samalle periaatteelle kuin ihmisen stereoskooppinen näkö . Kun ihminen katsoo kahdella silmällä, hän pystyy määrittämään kuinka kaukana esine on ja miten se on suunnattu.
Optisten seurantajärjestelmien toiminta perustuu erityisten optisten merkkien seurantaan , jotka on varustettu VR:n kanssa vuorovaikutteisella laitteella ( interaktiivinen laite ). Seurantajärjestelmä lähettää sitten signaalin tietokoneelle, jossa tiedot käsitellään. Tämän jälkeen järjestelmä reagoi interaktiivisen laitteen sijainnin ja suunnan muutokseen muokkaamalla VR:ää määrätyn vuorovaikutusskenaarion mukaisesti.
Optisissa seurantajärjestelmissä käytetään yleensä erityisiä optisten signaalien rekisteröintimoduuleja , muuten antureita tai kameroita (yhdestä yksinkertaisissa järjestelmissä useisiin kymmeniin monimutkaisiin VR-järjestelmiin).
Yksi optisten seurantajärjestelmien tehtävistä on kalibroida järjestelmä todellisissa koordinaateissa. Tällä luodaan yksi-yhteen suhde todellisen ja virtuaalisen maailman koordinaattien välille, jotta henkilö voi "ottaa" virtuaalisen kohteen kädellä tai erityisellä laitteella, ja järjestelmä heijastaa tätä toimintaa virtuaalitilassaan. .
Optisten seurantajärjestelmien suurin haittapuoli on tarve kalibroida tarkasti optisen signaalin vastaanottomoduulit (kamerat). Tällainen järjestelmä vaatii yleensä kaksi tai useampia kameroita toimiakseen. Niiden työskentelyalue on kameroiden näkyvyyden leikkausalue. Mitä suurempi vuorovaikutusalueen tulisi olla, mitä enemmän kameroita sinun on asennettava, sitä vaikeampi kalibrointi on. Optisia seurantajärjestelmiä käytetään kuitenkin muita useammin, koska ne ovat luotettavampia ja edullisempia.
Länsimaisten yritysten ammattimaiset optiset seurantajärjestelmät käyttävät nykyään 2–4 kameraa kussakin seurantajärjestelmässä. Järjestelmissä, joissa on kaksi tai useampi kamera, on suoritettava sisäinen kalibrointi, toisin sanoen määritettävä suhde maskimallin ulkomittojen ja sen kameramatriisissa olevan kuvan välille . Tämän jälkeen tulee suorittaa ulkoinen kalibrointi kytkemällä kameroiden koordinaattijärjestelmät (todellinen sijainti) toisiinsa ja sitten virtuaalimaailman koordinaattijärjestelmään (yleensä nämä ovat näytön koordinaatit, joka on "ikkuna" virtuaalitodellisuuteen).
Kun käytät kahta, kolmea, neljää tai useampaa kameraa, ne on kalibroitava pareittain. Aiemmin tämä tehtiin manuaalisesti, nyt se tehdään puoliautomaattisesti. Tällaisten järjestelmien hinta on noin 300 dollaria kahdesta kamerasta. [yksi]
Ultraääniseurantajärjestelmässä lähettimet sijoitetaan todelliseen avaruudessa liikkuvaan esineeseen ja vastaanottimet kiinnitetään siten, että ne muodostavat antennin (joissakin järjestelmissä lähettimet ja vastaanottimet vaihdetaan keskenään, kaikki riippuu liiketoimintatehtävästä) .
Kun lähetin lähettää signaalin, staattiset anturit poimivat sen ja mittaavat signaalin lähettämisen ja vastaanottamisen välisen ajan. Saadun tuloksen eli viiveajan perusteella lasketaan lähettimen ja vastaanottimen välinen etäisyys. Etäisyystietojen perusteella lasketaan järjestelmän kohteen kolmiulotteiset koordinaatit. Kohteen suunta määritetään kolmen jäykästi kiinnitetyn lähettimen joukolla.
Ultraääniseurantajärjestelmien etuja ovat hyvä koordinaattien ja kulmien mittaustarkkuus sekä kyky rakentaa lähes mikä tahansa työalue.
Ultraääniseurannan tärkeimpiä haittoja ovat suoran näkyvyyden tarve lähettimien ja vastaanottimien välillä, alhainen ultraääninopeus, tarve vastaanottimien tarkalle kalibroinnille ja tarkkuuden heikkeneminen lämpötilan muutosten ja tuulenpuuskien myötä.