CN104865704B - 一种基于移动设备的透射式与非透射式可切换头戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于移动设备的透射式与非透射式可切换头戴设备，包括用于安装及连接该系统的各个部件以及方便用户佩戴的头戴式设备支架；用于将移动设备固定在设备支架上的连接装置；用于改变画面成像距离的透镜组；起成像作用的半透半反镜片；以及根据需要可以选择的反射镜。所述智能移动设备作为图像采集、处理装置，将图像通过所述透镜组，投射在所述半透半反镜片上，人眼看到的成像与透过半透半反镜片看到的自然场景叠加，形成增强现实视觉。本发明能够利用头戴设备的支架进行透射式显示与非透射式显示的转换。

Description

一种基于移动设备的透射式与非透射式可切换头戴设备

技术领域

本发明涉及可穿戴式引导技术领域，具体地，涉及一种基于移动设备的透射式与非透射式可切换头戴设备。

背景技术

可穿戴引导设备是指可以通过对于穿戴者周围环境的检测与数据分析提高其在复杂环境中即使是不接受视觉信息的情况下依然能够应对各种情况的辅助设备。由于全盲人群的特殊性，针对全盲人群的可穿戴引导设备应当属于非视觉助视器，充分利用视觉以外的功能，如听觉、触觉等功能来弥补视觉功能的缺陷从而提高视障者生存质量的辅助器具，涉及到视觉障碍者生活、工作、学习、娱乐等的方方面面。例如：用于日常生活的盲用手机和电话、发声钟表；用于出行的盲杖、盲道；用于学习交流的盲文、点显器、有声读物、各种读屏软件等。

目前市面上的各种视觉辅助设备造价昂贵，不过最近出现的各种增强现实眼镜为各类增强现实的应用、视觉辅助提供了良好的平台，比如谷歌公司的Google Glass，Facebook的Oculus以及Epson的增强现实眼镜等等。不过这些增强现实眼镜的造价依然不是普通消费者能够承受的。由于近年来移动设备的计算能力不断提高、体积不断缩小以及普及率的提高，使得利用移动设备作为图像获取与处理终端，制作一个基于移动设备的增强现实设备成为可能。

目前市场上的所有头戴显示设备，都属于透射式或非透射式的，没有一款产品能够用简单的方式实现透射式与非透射式的转换。然而，头戴设备在不同应用场景下对于透射式与非透射式各有要求，所以设计一种能够进行透射式与非透射式相互转化的头戴设备十分有必要。

综上所述，增强现实能够为人们生活带来各种各样的便利，但是由于这个技术仍然处于发展阶段，普及程度不高，技术不够成熟。普通的增强现实设备造价昂贵，使得其在推广时遇到了阻碍。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于移动设备的透射式与非透射式可切换头戴设备，该设备利用头戴设备的支架进行透射式显示与非透射式显示的转换，同时成本低，便于推广。

为实现以上目的，本发明提供一种基于移动设备的透射式与非透射式可切换头戴设备，包括：

用于安装及连接该设备的各个部件以及方便用户佩戴的头戴式设备支架；

用于将智能移动设备固定在设备支架上的连接装置；

用于改变画面成像距离的透镜组；

起成像作用的半透半反镜片；

所述智能移动设备作为图像采集、处理装置，将图像通过所述透镜组，投射在所述半透半反镜片上，人眼看到的成像与透过半透半反镜片看到的自然场景叠加，形成增强现实视觉。

优选的，所述透镜组内透镜的间距是可调整的，通过调节透镜组来调整成像清晰度、成像距离。

优选的，所述设备可以是双目的，也可以是单目的。根据需求不同，可以设计不同的模式。如果设备设计为单目的，设备支架可以通过普通眼镜或者帽子固定在人头部的一侧；如果设备设计为双目的，设备支架可以固定在人眼的前方。两种方式都能够使显示画面呈现在人眼前方，并且人眼可以透过半透半反镜片看到外界的画面。

优选的，所述智能移动设备上设有图像采集部件，由于移动设备可以根据显示需要安置在眼镜的不同部位，其图像采集部件的朝向也不一定与人眼关注方向一致。为解决该问题，可以通过在图像采集部件前加入与图像采集部件朝向成一定角度的反射镜，将图像采集部件的拍摄方向进行扭转，进而使其与人眼朝向保持一致。将特定方向的画面反射到摄像头中。

优选的，所述智能移动设备内有图像处理与信息提取算法，根据外界拍摄到的画面，提取需要的信息，并根据这些信息，显示出需要显示的画面。

优选地，所述镜片组由多个凸透镜、凹透镜组成，显示在移动设备上的画面经过透镜组投射在半透半反镜片上，人眼可以通过半透半反镜片看到成像。可以通过调节镜片组，来调节成像的清晰度与成像距离。

优选地，所述设备可以由透射式与非透射式之间进行转化。在透射式进行非透射式转化时，将半透半反镜片部分去除，安置在头戴设备支架上的其他位置，并且改变智能移动设备上图像采集部件朝向、人眼观看方向，同时调节透镜组以达到清晰的视觉效果。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明为可穿戴式设备，具有成本低、应用领域广泛等优点。首先，本发明能够应用于各种增强现实的场合，包括视觉障碍的视觉增强。其次，透射式显示与非透射式显示的转化使得本发明能够应用于更加广泛的领域。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一较优实施例的采用透射式显示方式时的结构示意图；

图中，1为移动设备，2为透镜组，3为半透半反镜片，4为摄像头；

图2为本发明一较优实施例的采用非透射式显示方式时的结构示意图；

图中：1为移动设备，2为透镜组，4为摄像头。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，为本发明一较优实施例的基于智能移动设备的增强现实头戴设备结构示意图，1为移动设备，2为透镜组，3为半透半反镜片，4为摄像头。摄像头4可以捕捉外部画面，智能移动设备1可以处理该画面，然后显示在移动设备1的显示屏上。移动设备1的显示屏上的画面通过透镜组2透射在半透半反镜片3上。

图1中，摄像头拍摄方向通过反射镜扭转了90度，移动设备的显示画面通过透镜组直接投射在半透半反镜片上；图中a，b分别为头戴设备的两个主要部分，a,b之间可以拆卸并且b可以安装在头戴设备支架上的其他位置。图中未画出的头戴设备支架用于固定移动设备、镜片组、半透半反镜片等装置，其外观造型并不影响本发明的实质。

在一实施例中，所述的移动设备包括移动手机、平板电脑、itouch及类似产品，以及其他各种拥有摄像与显示功能的智能设备。

在一实施例中，所述的透镜组由多个凸透镜与凹透镜组成，通过调节透镜的不同组合，可以调节光路，使成像清晰程度、成像距离得到改变。

在一实施例中，所述的半透半反镜片用于最终画面的显示，其形状并不一定是完全的平面。甚至可以将透镜组部分与半透半反镜片进行组合，形成一个整体。可以通过在最后一层透镜表面涂抹半透半反膜的方式，将二者结合起来。

在一实施例中，所述智能移动设备内有图像处理与信息提取算法，根据外界拍摄到的画面，提取需要的信息，并根据这些信息，显示出需要显示的画面。所述智能移动设备的算法可以是根据现有的算法，也可以是完全创新的算法。如图像处理算法流程为：首先从获取的图像中获取一定的信息外部画面，然后利用移动设备的算法处理这些图像，最后将叠加后的图像显示出来。比如，在视觉辅助过程中，为了能够达到视觉增强的效果，算法对图像边缘进行增强，对比度提高，然后显示出来。在增强现实游戏中，算法可以识别出不同的物体，然后基于这些物体的位置，额外的显示其他的字符、图像、三维模型等等，从而达到增强现实的效果。

在一实施例中，所述设备可以是以单目显示的方式成像，也可以是双目的形式。如果是单目的，可以将移动设备固定在人眼左侧或者右侧；如果是双目的，应将移动设备固定在人额头前方，半透半反镜片在人眼正前方，放置方向与人眼成45度。

在一实施例中，所述头戴设备支架的形态可以根据应用场合做出多种多样的调整，比如用于户外运动时，可以对帽子进行适当的改造，将其作为头戴设备支架，将各部分固定于其上。

在一实施例中，所述设备可以由透射式与非透射式之间进行转化。在透射式进行非透射式转化时，将半透半反镜片部分去除，安置在头戴设备支架上的其他位置，并且改变摄像头朝向、人眼观看方向，同时调节透镜组以达到清晰的视觉效果。

如图2所示，其中，摄像头拍摄方向不需要通过反射镜扭转，移动设备的显示画面直接通过透镜组透射出来；图中：1为移动设备，2为透镜组，4为摄像头。在采用非透射式显示时，b部分被拆卸下来，安装在头戴设备支架上的其他位置。摄像头4可以捕捉外部画面，移动设备1可以显示图像，该显示的图像既可以是来自于摄像头4的捕捉画面，也可以是移动设备内部产生的画面，画面通过透镜组透射后，人眼可以看到。

本发明利用移动设备作为图像获取与处理的终端，降低了成本，使增强现实能够得到普及与推广，造福更多的人。同时，该设备能够实现透射式显示与非透射式显示的转化，能够应用与更加广泛的领域。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种基于移动设备的透射式与非透射式可切换头戴设备，其特征在于，包括：

用于安装及连接该设备的各个部件以及方便用户佩戴的头戴式设备支架；

用于将智能移动设备固定在头戴式设备支架上的连接装置；

用于改变画面成像距离的透镜组；

起成像作用的半透半反镜片；

所述智能移动设备作为图像采集、处理装置，将图像通过所述透镜组，投射在所述半透半反镜片上，人眼看到的成像与透过半透半反镜片看到的自然场景叠加，形成增强现实视觉；

所述智能移动设备上设有图像采集部件，在图像采集部件前加入与图像采集部件朝向成一角度的反射镜，将图像采集部件的拍摄方向进行扭转，进而使其与人眼朝向保持一致，将特定方向的画面反射到摄像头中；

所述设备由透射式与非透射式之间进行转化，在透射式进行非透射式转化时，将半透半反镜片部分去除，安置在头戴设备支架上的其他位置，并且改变智能移动设备的图像采集部件朝向、人眼观看方向，同时调节透镜组以达到清晰的视觉效果。

2.根据权利要求1所述的一种基于移动设备的透射式与非透射式可切换头戴设备，其特征在于，所述设备是单目显示，或者是双目显示。

3.根据权利要求2所述的一种基于移动设备的透射式与非透射式可切换头戴设备，其特征在于，如果是单目显示，设备支架佩戴在人头部的一侧；如果是双目显示，设备支架通过固定装置固定在人眼前方；人通过半透半反镜片看到显示内容，同时透过半透半反镜片能够看到外界画面。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于移动设备的透射式与非透射式可切换头戴设备，其特征在于，所述智能移动设备内有图像处理与信息提取算法，根据外界拍摄到的画面，提取需要的信息，并根据这些信息，显示出需要显示的画面。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于移动设备的透射式与非透射式可切换头戴设备，其特征在于，所述透镜组通过调节其间距来调节成像的清晰程度、成像距离。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于移动设备的透射式与非透射式可切换头戴设备，其特征在于，所述透镜组内透镜的间距是可调整的，通过调节透镜组来调整成像清晰度、成像距离。