CN103455746A

CN103455746A - 头戴式显示设备

Info

Publication number: CN103455746A
Application number: CN2013104080087A
Authority: CN
Inventors: 吴先超
Original assignee: Beijing Baidu Netcom Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Baidu Netcom Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: CN103455746B

Abstract

本发明提供一种头戴式显示设备，所述头戴式显示设备包括：生物特征扫描单元，对佩戴所述头戴式显示设备的用户的生物特征进行扫描；认证接口单元，从生物特征扫描单元接收生物特征扫描结果，将生物特征扫描结果发送到远程服务器，以便远程服务器对用户的生物特征进行认证。

Description

头戴式显示设备

技术领域

本发明涉及显示领域，具体地讲，涉及一种头戴式显示设备。

背景技术

头戴式显示设备(Head Mounted Display，HMD)指的是可以戴在头上的显示设备。HMD一般使用“近眼光学系统”来在距离眼球几厘米的显示屏幕（例如镜片）上显示图形图片等多媒体信息。根据显示屏幕的数量，HMD可以细分为“单镜片HMD”和“双镜片HMD”。一些HMD只显示一张“计算机生成图像”（CGI），而一些种类的HMD则可以以“现实世界视角”的方式显示叠加的CGI。后者一般又称为“增强的现实”，因为使用者的对于现实世界的图像信息被附着在显示设备上的图像给“强化”了。具体来说，就是用户既可以通过透明的镜片观看自己周围的外部世界，也可以通过控制系统在镜片上显示一些多媒体信息，例如文字（在前方看到的一座大厦的名字，距离自己最近的餐馆的位置以及其招牌菜、菜单等即时信息）。

HMD具有许多实用性的和娱乐性的应用。例如，航天应用允许飞行员在眼光不从飞行路线上移开的前提下，查看至关重要的飞行控制信息。公共安全应用可以包括跟踪显示地图信息以及犯罪嫌疑人的面部自动识别匹配信息等。其他应用领域也可以包括视频游戏、远程医疗、远程控制等。由于该技术还处于早期阶段，随着该技术的发展，将会有更多的实用性和娱乐性的应用出现。但是，目前这些应用被限制在成本、尺寸、显示区域、以及用来实现当前HMD的传统光学设备的效率问题等。并且，其他一些尚未彻底解决的技术问题将会随着HMD的迅猛发展而被逐步攻克并实现其在市场上的广泛应用。

另一方面，基于个人用户的生物特征（例如指纹、视网膜、静脉、虹膜、声波纹等）的用户认证，有着广泛而重要的应用市场。例如，用户便携式电脑、平板电脑、手机等的启动密码管理；用户银行账号管理；用户保险箱管理；用户电子邮件管理，用户的交通设备（例如汽车等）的启动认证管理等等。

让用户自己随身携带其日常生活中使用的各个信用卡、银行账户、或者各种打折卡（优惠券等）不是一件容易的事情。

发明内容

针对上述缺点和不足，本发明提供一种可靠的头戴式显示设备，以方便地与远程服务器进行认证。

根据本发明的一方面，提供一种头戴式显示设备，所述头戴式显示设备包括：生物特征扫描单元，对佩戴所述头戴式显示设备的用户的生物特征进行扫描；认证接口单元，从生物特征扫描单元接收生物特征扫描结果，将生物特征扫描结果发送到远程服务器，以便远程服务器对用户的生物特征进行认证。

所述头戴式显示设备还包括：眼球跟踪单元，跟踪用户的眼球视线位置，并提供用户的眼球视线位置信息；控制器，接收用户的眼球视线位置信息，判断用户的眼球视线的变化，其中，如果控制器确定用户的眼球视线沿第一特定方向运动，则控制器开启生物特征扫描单元对用户的指纹进行扫描。

所述头戴式显示设备还包括：红外光源，朝向用户的眼睛发射红外光；红外摄像头，接收被用户眼球瞳孔反射的红外光，并提供用户的眼球视线位置信息。

当用户的手指在生物特征扫描单元的附近沿第二特定方向运动时，生物特征扫描单元开始对用户的指纹进行扫描。

所述头戴式显示设备还包括显示屏幕，所述显示屏幕预先显示第一特定方向和第二特定方向，以提示用户眼球视线沿第一特定方向运动以及用户手指沿第二特定方向运动。

生物特征扫描单元基于第二特定方向对用户输入的个人指纹信息进行剪切，仅保留第二特定方向上的有效识别区域，作为匹配的关键图像。

远程服务器将从认证接口单元发送的生物特征扫描结果与预存储在远程服务器中的生物特征进行比较，对佩戴头戴式显示设备的用户进行认证；如果用户认证成功，则远程服务器允许用户与远程服务器进行交互；如果用户认证不成功，则远程服务器禁止用户与远程服务器进行交互。

当用户初次使用头戴式显示设备时，生物特征扫描单元初次扫描用户的生物特征，认证接口单元将扫描的生物特征上传到远程服务器进行存储，以便将初次扫描的生物特征与随后扫描的生物特征比较以执行认证。

当用户需要修改生物特征时，用户输入与原有的生物特征信息对应的生物特征以被生物特征扫描单元扫描，远程服务器将扫描的生物特征与原有的生物特征比较，以对用户进行认证；如果用户认证成功，则用户输入新的生物特征以被生物特征扫描单元扫描，认证接口单元将新的生物特征上传到远程服务器以更新原有的生物特征；如果用户认证不成功，则用户被禁止修改生物特征。

本发明在头戴式显示设备上实现了用户的生物特征识别和认证，便于与远程服务器进行可靠交互。

附图说明

通过结合附图，从下面的实施例的描述中，本发明这些和/或其它方面及优点将会变得清楚，并且更易于理解，其中：

图1是示出根据本发明实施例的头戴式显示设备的前向视角示意图；

图2是示出根据本发明实施例的基于用户眼球定向移动和手指定向移动的头戴式显示设备的生物特征识别的示意图；

图3是根据本发明的指纹定向识别的示意图。

具体实施方式

以下参照附图来详细描述本发明的实施例。根据HMD的显示屏幕的数量，HMD可以细分为单镜片HMD和双镜片HMD。本发明可同时适用于单镜片HMD以及双镜片HMD。

图1是示出根据本发明实施例的头戴式显示设备的前向视角示意图。

参照图1，头戴式显示设备可包括框架1、显示屏幕2、生物特征扫描单元3和认证接口单元(未示出)。

框架1可由特定材料(例如碳纤维等轻质材料)制成。显示屏幕2安装在头戴式显示设备的框架1中。显示屏幕2可被设置有触摸式控制界面或者麦克风配合声音识别模块等来接受用户的触摸式以及声音等控制信息，实现交互。

显示屏幕2可以是一个显示屏幕或两个显示屏幕（即，左显示屏幕21和右显示屏幕22），分别对应于单镜片HMD和双镜片HMD。

生物特征扫描单元3安装在头戴式显示设备的框架1中。生物特征扫描单元3对佩戴头戴式显示设备的用户的生物特征进行扫描。用户的生物特征包括指纹、视网膜、静脉、虹膜、声波纹等中的一种。认证接口单元从生物特征扫描单元3接收生物特征扫描结果，将生物特征扫描结果发送到远程服务器。认证接口单元可通过无线方式将生物特征扫描结果发送到远程服务器。

远程服务器将从认证接口单元发送的生物特征扫描结果与预存储在远程服务器中的生物特征进行比较，对佩戴头戴式显示设备的用户进行认证。如果认证成功，则远程服务器允许该用户与远程服务器进行交互，例如统一管理用户日常使用的各种电子货币以及虚拟货币的密码、进行自动货币结算等。如果认证不成功，则远程服务器禁止该用户与远程服务器进行交互。

显示屏幕2可显示远程服务器的认证结果和/或头戴式显示设备与远程服务器的交互结果。

生物特征扫描单元3可对用户的视网膜进行扫描，感测视网膜上的血管分布图，从而获得用户的生物特征。

另外，生物特征扫描单元3还可对用户的指纹进行扫描，从而获得用户的生物特征。即，用户可将其手指从生物特征扫描单元3的一侧移动到另一侧，以使得生物特征扫描单元3扫描用户的指纹。

为了提高生物特征扫描单元3的扫描准确性并避免误操作，可将生物特征扫描单元3的扫描操作与用户眼球视线的变化相关联。即，在检测到用户眼球视线沿特定方向运动的情况下，才开启生物特征扫描单元3对用户的指纹进行扫描。

图2是示出根据本发明实施例的基于用户眼球定向移动和手指定向移动的头戴式显示设备的生物特征识别的示意图。

具体地，参照图2，头戴式显示设备还可包括眼球跟踪单元4和控制器(未示出)。眼球跟踪单元4安装在框架1中，跟踪用户的眼球视线位置，并提供用户的眼球视线位置信息。

眼球跟踪单元4可包括红外光源41和红外摄像头42。红外光源41安装在框架1中，朝向用户的眼睛发射红外光。红外摄像头42安装在框架1中，接收被用户眼球瞳孔反射的红外光，并提供用户的眼球视线位置信息。红外光源41可以是红外发光二极管或红外激光二极管。

控制器安装在框架1中，接收用户的眼球视线位置信息，判断用户的眼球视线的变化。如果控制器确定用户的眼球视线沿第一特定方向(例如从左下到右上)运动，即，用户的眼球视线运动方向与第一特定方向匹配，则控制器开启生物特征扫描单元3对用户的指纹进行扫描。

此外，当用户的手指在生物特征扫描单元3附近沿第二特定方向运动时，即，当用户手指运动方向与第二特定方向匹配时，生物特征扫描单元3开始对用户的指纹进行扫描。

显示屏幕2可预先显示第一特定方向和第二特定方向，以提示用户眼球视线沿第一特定方向运动以及用户手指沿第二特定方向运动。

在本发明中，基于用户眼球定向移动或者基于用户眼球定向移动与手指定向移动两者结合来开启生物特征识别，因此可防止下面的不便：如果每次用户无意用手指触碰到了可头戴式显示设备上的生物特征扫描单元3，则生物特征扫描单元3都会扫描来自用户的指纹信息，并进一步进行匹配判断，这无疑加重了可头戴式显示设备的计算负担和远程数据交互的流量上升的问题。因此，通过眼球的定向移动（例如从左下向右上看）和手指定向滑动的结合，来避免上述误操作（而显然，只判断眼球的定向移动信息，比传递并匹配指纹信息所产生的计算代价和数据传输量要低很多），从而只有用户眼球定向移动被捕捉或者用户眼球定向移动和手指定向滑动两者都被捕捉的前提下，才开启对于指纹的识别和匹配。

另外，生物特征扫描单元3基于第二特定方向对用户输入的个人指纹信息进行剪切，仅保留第二特定方向上的有效识别区域，作为匹配的关键图像，从而能提高匹配的速度，有效压缩指纹信息的数据量。

本发明基于用户眼球定向移动和手指定向移动来实现生物特征识别，可有效防止用户的误操作，提高识别速度和效率，并可减小与远程服务器之间的数据传输量。

图3是根据本发明的指纹定向识别的示意图。参照图3，图3中的(a)示出了第二特定方向的示例，图3中的(b)的斑马线区域示出了指纹的有效识别区域。

采用本发明，可在头戴式显示设备上实现自动货币结算系统。例如，用户通过生物特征扫描单元3输入生物特征，远程服务器对输入的生物特征进行认证。如果认证通过，则远程服务器上存储的用户的各种电子货币、虚拟货币、优惠券信息可被传送到头戴式显示设备。接着，头戴式显示设备可与店面终端进行信息交互，增加或扣除相应货币。更新后的货币信息可通过头戴式显示设备或店面终端上传到个人的账户。

此外，可通过设置在头戴式显示设备的前向摄像头主动对用户当前所在的店面（例如银行logo，食品店的logo等）进行自动识别，并主动去远程服务器的数据库查找对应的银行卡账户信息、店面的优惠券信息等。之后，将这种信息返回到头戴式显示设备上，便于用户与店面进行自动货币结算。

当用户初次使用头戴式显示设备时，生物特征扫描单元3可初次扫描用户的生物特征。认证接口单元可将扫描的生物特征上传到远程服务器进行存储，以便将初次扫描的生物特征与随后扫描的生物特征比较以执行认证。

当用户需要修改生物特征(例如更换将被扫描的手指，或者头戴式显示设备的用户发生改变)时，用户可输入与原有的生物特征信息对应的生物特征以被生物特征扫描单元3扫描，远程服务器将扫描的生物特征与原有的生物特征比较，以对用户进行认证。如果认证成功，则使得用户输入新的生物特征以被生物特征扫描单元3扫描，认证接口单元将新的生物特征上传到远程服务器以更新原有的生物特征。如果认证不成功，则用户被禁止修改生物特征。

本发明在头戴式显示设备上实现了用户的生物特征识别和认证，便于与远程服务器进行交互。基于用户眼球定向移动和手指定向移动来实现生物特征识别，可有效防止用户的误操作，提高识别速度和效率，并可减小与远程服务器之间的数据传输量。

相对于基于文字串的密码管理，基于用户生物特征的认证方法更加安全可靠而且不可替代。本发明的可头戴式显示设备可接收用户生物特征信息来与远程服务器进行交互，从而可统一管理用户日常使用的各种电子货币以及虚拟货币的密码，构建出简单可依赖的自动货币结算系统。

通过本发明，用户不再需要分别记录自己的各个信用卡，银行账户，或者各种优惠券的入口密码，这些都通过个人生物特征作为密码，并由用户的头戴式显示设备来统一管理；这既可以减少用户的记忆时间，又可以增加认证的安全性，即，若干字符信息转变为个人的不可替代的生物特征信息。更进一步，这也可以有效降低用户随身携带多个信用卡、银行卡、优惠券等的成本，增加了便利性。

通过本发明，可以实现用户待使用的银行账户或者优惠券的“自动识别，自动启动”功能。这通过安装在头戴式显示设备上的摄像头来自动识别各个银行的logo以及店面的店名、电影院的名称等作为关键词来自动搜索远程服务器的数据库，并调出相应的准入入口界面，并统一推送用户的个人生物特征来实现这种认证交互。

虽然本发明是参照其示例性的实施例被具体描述和显示的，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。

Claims

1.一种头戴式显示设备，包括：

生物特征扫描单元，对佩戴所述头戴式显示设备的用户的生物特征进行扫描；

认证接口单元，从生物特征扫描单元接收生物特征扫描结果，将生物特征扫描结果发送到远程服务器，以便远程服务器对用户的生物特征进行认证。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，所述头戴式显示设备还包括：

眼球跟踪单元，跟踪用户的眼球视线位置，并提供用户的眼球视线位置信息；

控制器，接收用户的眼球视线位置信息，判断用户的眼球视线的变化，

其中，如果控制器确定用户的眼球视线沿第一特定方向运动，则控制器开启生物特征扫描单元对用户的指纹进行扫描。

3.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，所述眼球跟踪单元包括：

红外光源，朝向用户的眼睛发射红外光；

红外摄像头，接收被用户眼球瞳孔反射的红外光，并提供用户的眼球视线位置信息。

4.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其中，当用户的手指在生物特征扫描单元的附近沿第二特定方向运动时，生物特征扫描单元开始对用户的指纹进行扫描。

5.根据权利要求4所述的头戴式显示设备，所述头戴式显示设备还包括：显示屏幕，所述显示屏幕预先显示第一特定方向和第二特定方向，以提示用户眼球视线沿第一特定方向运动以及用户手指沿第二特定方向运动。

6.根据权利要求4所述的头戴式显示设备，其中，生物特征扫描单元基于第二特定方向对用户输入的个人指纹信息进行剪切，仅保留第二特定方向上的有效识别区域，作为匹配的关键图像。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的头戴式显示设备，其中，远程服务器将从认证接口单元发送的生物特征扫描结果与预存储在远程服务器中的生物特征进行比较，对佩戴头戴式显示设备的用户进行认证，

如果用户认证成功，则远程服务器允许用户与远程服务器进行交互；如果用户认证不成功，则远程服务器禁止用户与远程服务器进行交互。

8.根据权利要求7所述的头戴式显示设备，其中，当用户初次使用头戴式显示设备时，生物特征扫描单元初次扫描用户的生物特征，认证接口单元将扫描的生物特征上传到远程服务器进行存储，以便将初次扫描的生物特征与随后扫描的生物特征比较以执行认证。

9.根据权利要求7所述的头戴式显示设备，其中，当用户需要修改生物特征时，用户输入与原有的生物特征信息对应的生物特征以被生物特征扫描单元扫描，远程服务器将扫描的生物特征与原有的生物特征比较，以对用户进行认证，

如果用户认证成功，则用户输入新的生物特征以被生物特征扫描单元扫描，认证接口单元将新的生物特征上传到远程服务器以更新原有的生物特征；如果用户认证不成功，则用户被禁止修改生物特征。