随着虚拟现实(VR)一体机的蓬勃发展,内向外六自由度(6DOF)的追踪技术已成为主流的头部追踪方案。然而,由于要同时处理大量视觉及惯性测量单元(IMU)数据,计算量较大,在ARM移动平台计算能力有限的情况下,如何同时达到较好的追踪精度和稳定性成为实现该系统的关键技术难点。为此,基于ARM移动平台和开源ORB-SLAM3算法,设计并实现一套追踪精度高、稳定性好的VR 6DOF头部追踪系统。首先,通过高精度机械臂对IMU和Camera进行联合标定,并通过IMU积分信息与VIO(Visual-Inertial Odometry)进行位姿融合优化;其次,结合VR使用场景,调低单帧图像的特征点规模,以降低算法复杂度,达到近1 kHz的6DOF位姿输出频率;最后,提出一种针对视觉跟踪丢失的快速处理策略,以提高追踪状态的稳定性。经过以上优化后的算法运行在高通XR2平台上的实验结果显示,相较于传统的ORB-SLAM3算法,所提算法在相对位置误差(RPE)和相对旋转误差(RRE)指标上分别减小了44.4%和73.4%,在实时性和精度指标上能满足VR一体机需求。