CN106644404A - 虚拟现实头盔畸变整机检测的方法及装置 - Google Patents

Abstract

提供一种虚拟现实头盔畸变整机检测的装置，包括检测单元、观察单元、图像单元和处理单元，所述检测单元包括待检测虚拟现实头盔、固定结构，所述图像单元和所述观察单元、所述处理单元分别电性连接，所述待检测虚拟现实头盔包括显示屏和光学镜片，所述显示屏和所述光学镜片相对设置，所述观察单元包括遮光装置、观察目镜，所述遮光装置可拆卸固定在所述遮光装置上，所述遮光装置包括狭缝。现有技术相比，本发明利用模拟人眼的观察方式对待检测虚拟现实头盔播放的图像信息进行观察，建立了待检测虚拟现实头盔上显示屏上点的位置和观察目镜的观察位置的对应的关系，利用该对应关系拟合畸变函数，提供了一种检测待检测虚拟现实头盔畸变函数的方法。

Description

虚拟现实头盔畸变整机检测的方法及装置

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，更具体地说，涉及一种虚拟现实头盔畸变整机检测的方法及装置。

背景技术

在虚拟现实系统中，为了让用户在视觉上拥有真实的沉浸感，虚拟现实设备就要尽可能的覆盖人眼的视觉范围，因此就需要在虚拟现实设备装一个特定的球面弧度镜片，但是利用弧形镜片将传统的图像投射到人的眼中时，图像是扭曲的，人眼就没有办法获得虚拟空间中的定位，即在虚拟现实中你的周边都是扭曲的图像。要解决这个问题，就要先扭转图像，通过特定的算法生成畸变镜片对应的畸变图像，然后这些畸变图像在经过畸变镜片投射到人眼之后，就会变成正常的图像，从而让人感觉到真实的位置投射以及大视角范围的覆盖。当前镜片制造厂商会按照一定的畸变参数来制作镜片，这些镜片由虚拟现实头盔的生产厂家将其装配到虚拟现实头盔上。对于普通的虚拟现实头盔的使用者和软件开发者来说，由于没有可以检测虚拟现实头盔畸变参数的工具，除了向镜片制造厂商索要畸变参数以外无法直观地获取畸变参数，很大程度上影响了虚拟现实软件的开发和使用。

发明内容

为了解决当前虚拟现实设备无法检测虚拟现实头盔畸变参数的缺陷，本发明提供一种虚拟现实头盔畸变整机检测的方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种虚拟现实头盔畸变整机检测的方法，包括以下步骤：

S1：移动观察单元到观察点观察待检测虚拟现实头盔，在所述待检测虚拟现实头盔中显示绿色的水平刻度尺，图像单元对所述观察单元观察到的图像进行处理；

S2：所述图像单元处理所述观察单元观察到的刻度信息，并将处理结果传递至处理单元；

S3：所述处理单元接收到所述图像单元传递的检测信息后，记录刻度信息与所述观察单元位置的对应关系，所述观察单元移动到下一个观察点进行观察；

S4：所述处理单元根据记录的多组刻度信息与所述观察单元位置的对应关系拟合数据库中的畸变函数，并记录拟合的结果。

优选地，所述待检测虚拟现实头盔发射的光线经由光学镜片发生折射，所述观察单元通过模拟人眼视角的角度观察所述待检测虚拟现实头盔发射的光线。

优选地，进一步包括以下步骤：

S5：当数据拟合不成功时，所述处理单元以点函数的方式存储对应关系。

优选地，检测开始前安装遮光装置到所述观察目镜的前端，使所述遮光装置的狭缝与水平面所成角度最大。

优选地，进一步包括以下步骤：

S1.1调整所述观察目镜的焦距，使所述观察目镜观察到的经所述狭缝透射的图像中仅存在一个刻度。

提供一种虚拟现实头盔畸变整机检测的装置，包括检测单元、观察单元、图像单元和处理单元，所述检测单元包括待检测虚拟现实头盔、固定结构，所述图像单元和所述观察单元、所述处理单元分别电性连接，所述待检测虚拟现实头盔包括显示屏和光学镜片，所述显示屏和所述光学镜片相对设置，所述观察单元包括遮光装置、观察目镜，所述遮光装置可拆卸固定在所述遮光装置上，所述遮光装置包括狭缝。

优选地，其特征在于，所述固定结构包括夹持工具、限位机构和光学平台，所述夹持工具可以打开，放入所述待检测虚拟现实头盔后闭合，固定所述待检测虚拟现实头盔。

优选地，所述观察单元进一步包括目镜轨道和电机，所述观察目镜可以在所述电机的带动下沿所述目镜轨道平动，并且可以在所述电机的带动下转动变换观察角度。

优选地，所述观察单元进一步包括底座、移动板、移动板轨道、目镜轨道和电机，所述观察目镜可以在所述电机的带动下沿所述目镜轨道运动，所述目镜轨道设置在所述移动板上，所述移动板可以带动所述观察目镜、所述电机和所述目镜轨道一起沿所述移动板轨道运动。

优选地，所述观察单元包括两组观察设备，所述观察设备包括观察目镜、遮光装置、目镜轨道和电机，两组所述观察设备分别对左眼和右眼对应的畸变图像进行观察。

与现有技术相比，本发明利用观察单元模拟人眼的观察方式对待检测虚拟现实头盔播放的图像信息进行观察，建立了待检测虚拟现实头盔上显示屏上点的位置和观察目镜的观察位置的映射关系，利用该对应关系拟合畸变函数，提供了一种检测待检测虚拟现实头盔畸变函数的方法。观察单元通过模拟人眼视角角度来观察待检测虚拟现实头盔发射的光线，有利于更好地模拟出人眼的观察方法，其检测的结果也更加接近人眼实际看到的图像，提高了精确性和适应性。利用显示水平刻度尺的方法提供了一种建立函数对应关系的方法，可以轻松求得观察点对应屏幕位置的坐标。刻度尺显示为绿色有助于图像单元进行识别。遮光装置和狭缝可以遮挡影响测量结果的干扰光线，保证细光线成像条件。调整观察目镜的焦距使观察到的图像中仅存在一个刻度，有助于图像单元更好地识别刻度信息，防止干扰。利用检测单元、观察单元、图像单元和处理单元的组合简单而有效地解决了光学畸变检测的问题。在固定结构上设置夹持工具可以方便更换待检测虚拟现实头盔，方便本发明的重复使用。通过目镜电机带动观察单元沿目镜轨道运动，方便从多个角度和位置来进行观察，方便多个观察点的设置。通过移动板的设置可以方便带动观察目镜沿移动板轨道运动，方便在检测完一个位置后转移到下一个待检测位置。两组观察设备可以分别测量，有助于提高效率和精确度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明虚拟现实头盔畸变整机检测装置的模块示意图；

图2是检测单元模块示意图；

图3是本发明虚拟现实头盔畸变整机检测装置第一实施例示意图；

图4是遮光装置示意图；

图5是显示屏刻度显示示意图；

图6是图像单元数据读取示意图；

图7是本发明虚拟现实头盔畸变整机检测装置第二实施例示意图；

图8是本发明虚拟现实头盔畸变整机检测装置第三实施例示意图。

具体实施方式

为了解决当前虚拟现实设备无法检测镜片畸变参数的缺陷，本发明提供一种虚拟现实头盔畸变整机检测的方法及装置。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

请参阅图1—图2，本发明虚拟现实头盔畸变整机检测装置包括检测单元1、观察单元2、图像单元3和处理单元4。其中，检测单元1包括待检测虚拟现实头盔12、固定结构14，待检测虚拟现实头盔12可拆卸地固定在固定结构14上。图像单元3与观察单元2电性连接，处理单元4与图像单元3电性连接。观察单元2通过拍摄图像的方式对检测单元1进行观察，观察单元2可以拍摄检测单元1的图像，并将拍摄的图像传输至图像单元3进行处理，图像单元3可以处理观察单元2拍摄的图像，并将处理结果传输到处理单元4进行处理，处理单元4根据图像单元3传输的数据进行处理，并根据数据处理结果拟合畸变函数。由于现在的虚拟现实头盔绝大部分都采用轴对称光学系统，对于轴对称光学系统来说，测定其水平中轴线的畸变参数即可根据数学方法计算出整个光学系统的畸变参数，因此我们可以对其水平中轴线的畸变参数进行检测。处理单元4与检测单元1电性连接，在使用过程中可以由处理单元4命令显示屏16显示绿色的刻度尺，图像单元3检测待检测虚拟现实头盔12的显示信息经过畸变后到达观察单元2的图像，并读取图像中的标尺信息，图像单元3将读取的标尺信息传递至处理单元4，处理单元4存储标尺位置与观察单元2位置的对应关系。观察单元2运动到下一个观察位置进行观察，图像单元3将该观察点的对应关系传递到处理单元4。经过多组观察，处理单元4根据多个对应关系拟合存储在数据库中的畸变函数，若拟合不成功则以点函数的方式存储对应关系。

图3示出了作为示例的虚拟现实头盔畸变整机检测装置的第一实施例，待检测虚拟现实头盔12可拆卸安装在固定结构14内，固定结构14包括夹持工具142、限位机构141和光学平台143，其中，夹持工具142可以打开，放入待检测虚拟现实头盔12后闭合，起到固定待检测虚拟现实头盔12的作用。限位机构141可以精确限制待检测虚拟现实头盔12的位置，防止待检测虚拟现实头盔12位置过于靠前或靠后影响测量结果，限位机构141和夹持工具142固定在光学平台143上。待检测虚拟现实头盔12包括显示屏16和光学镜片17，显示屏16和光学镜片17相对设置，显示屏16可以根据处理单元4的指令显示相关图像信息，显示屏16发射的光线经光学镜片17后发生折射。观察单元2包括观察目镜23、目镜轨道25、遮光装置21和电机27，观察目镜23可以在电机27的带动下沿目镜轨道25平动，并且可以在电机27的带动下转动变换观察角度。在使用时，电机27可以平动配合转动，使观察目镜23到达不同的观察位置，模拟视线方向观察待检测虚拟现实头盔12发射的光线。

图4示出了作为示例的遮光装置21，在遮光装置21上设置有贯穿遮光装置21的狭缝211，狭缝211具有一定的深度，用来保证细光线成像条件，使观察目镜23可以精确观察相应方向传来的光线，防止其他方向的光线对观察结果产生影响。遮光装置21可拆卸地安装在观察目镜23上。

图5—图6示出了显示屏16显示标尺的示意图。当测量开始时，显示屏16接收到处理单元4的命令在屏幕中央显示标尺，标尺上显示有刻度，图5和图6中示例性地示出了刻度，在实际使用过程中，为了更加精确测量结果，可以缩小标尺的尺度，并利用特殊的标记符号，如点阵列的方式，以求进一步缩小显示空间，精确测量结果。每一个刻度对应一个显示屏16上的物理位置，在使用时，可以调整观察目镜23的焦距，使观察目镜23观察到的经狭缝211透射的图像中仅存在一个刻度，这样就可以建立观察目镜23位置与显示屏16上位置的映射关系。

图7示出了作为示例的虚拟现实头盔畸变整机检测装置的第二实施例，在第二实施例中，检测单元1与第一实施例中的结构基本相同。待检测虚拟现实头盔12可拆卸安装在固定结构14内。观察单元2包括遮光装置21、移动板22、观察目镜23、移动板轨道24、目镜轨道25和电机27，观察目镜23可以在电机27的带动下沿目镜轨道25运动，变换观察角度。目镜轨道25设置在移动板22上，移动板22可以带动观察目镜23、电机27和目镜轨道25一起沿移动板轨道24运动，移动板22可以在左眼观察点26和右眼观察点28两个观察位置被固定。

图8示出了作为示例的虚拟现实头盔畸变整机检测装置的第三实施例，在第三实施例中，检测单元1与第一实施例中的结构基本相同，待检测虚拟现实头盔12可拆卸安装在固定结构14内。观察单元2包括两组观察设备20，两组观察设备20分别对左眼和右眼对应的畸变图像进行观察。观察设备20包括遮光装置21、观察目镜23、目镜轨道25和电机27，观察目镜23可以在电机27的带动下沿目镜轨道25运动，变换观察角度。

在使用时，首先打开夹持工具142，放入待检测虚拟现实头盔12。复位电机27，使电机27到达目镜轨道25的一端的初始位置。安装遮光装置21到观察目镜23的前端，使遮光装置21的狭缝211与水平面所成角度最大。此时，检测前准备工作完成。当处理单元4接收到开始检测的命令后，电机27带动观察目镜23到达第一个观察点，同时，处理单元4命令显示屏16显示绿色的水平刻度尺，图像单元3检显示屏的显示信息经过畸变后到达观察单元2的图像，并读取图像中的标尺信息，图像单元3将读取的标尺信息传递至处理单元4，处理单元4存储标尺位置与观察单元2位置的对应关系。然后观察单元2运动到下一个观察点，重复上述检测过程。观察点数量设置得越多，镜片测量结果就越精细，就更加有利于数据拟合。在所有观察点的检测完成后，处理单元4汇总所有对应关系，并根据存储的对应关系拟合数据库中存储的畸变函数。当处理单元4成功拟合其中一个到几个畸变函数后，处理单元4记录并存储该拟合结果；当处理单元4无法根据测得的对应关系拟合数据库中的畸变函数时，处理单元4将对应关系以点函数的方式存储下来。上述拟合方法是对于待检测虚拟现实头盔12中轴水平线的畸变拟合，适用于轴对称光学系统。当中轴水平线的畸变拟合结果确定后，对于轴对称光学系统来说，通过数学计算可以很容易得出整个光学系统的畸变参数。此技术为目前常用的现有技术，在此不再赘述。

与现有技术相比，本发明利用观察单元2模拟人眼的观察方式对待检测虚拟现实头盔12播放的图像信息进行观察，建立了待检测虚拟现实头盔12上显示屏16上点的位置和观察目镜23的观察位置的映射关系，利用该对应关系拟合畸变函数，提供了一种检测待检测虚拟现实头盔12畸变函数的方法。观察单元2通过模拟人眼视角角度来观察待检测虚拟现实头盔12发射的光线，有利于更好地模拟出人眼的观察方法，其检测的结果也更加接近人眼实际看到的图像，提高了精确性和适应性。利用显示水平刻度尺的方法提供了一种建立函数对应关系的方法，可以轻松求得观察点对应屏幕位置的坐标。刻度尺显示为绿色有助于图像单元3进行识别。遮光装置21和狭缝211可以遮挡影响测量结果的干扰光线，保证细光线成像条件。调整观察目镜23的焦距使观察到的图像中仅存在一个刻度，有助于图像单元3更好地识别刻度信息，防止干扰。利用检测单元1、观察单元2、图像单元3和处理单元4的组合简单而有效地解决了光学畸变检测的问题。在固定结构14上设置夹持工具142可以方便更换待检测虚拟现实头盔12，方便本发明的重复使用。通过目镜电机27带动观察单元2沿目镜轨道25运动，方便从多个角度和位置来进行观察，方便多个观察点的设置。通过移动板22的设置可以方便带动观察目镜23沿移动板轨道24运动，方便在检测完一个位置后转移到下一个待检测位置。两组观察设备20可以分别测量，有助于提高效率和精确度。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种虚拟现实头盔畸变整机检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：移动观察单元到观察点观察待检测虚拟现实头盔，在所述待检测虚拟现实头盔中显示绿色的水平刻度尺，图像单元对所述观察单元观察到的图像进行处理；

S2：所述图像单元处理所述观察单元观察到的刻度信息，并将处理结果传递至处理单元；

S3：所述处理单元接收到所述图像单元传递的检测信息后，记录刻度信息与所述观察单元位置的对应关系，所述观察单元移动到下一个观察点进行观察；

S4：所述处理单元根据记录的多组刻度信息与所述观察单元位置的对应关系拟合数据库中的畸变函数，并记录拟合的结果。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实头盔畸变整机检测的方法，其特征在于，所述待检测虚拟现实头盔发射的光线经由光学镜片发生折射，所述观察单元通过模拟人眼视角的角度观察所述待检测虚拟现实头盔发射的光线。

3.根据权利要求2所述的虚拟现实头盔畸变整机检测的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

S5：当数据拟合不成功时，所述处理单元以点函数的方式存储对应关系。

4.根据权利要求3所述的虚拟现实头盔畸变整机检测的方法，其特征在于，检测开始前安装遮光装置到所述观察目镜的前端，使所述遮光装置的狭缝与水平面所成角度最大。

5.根据权利要求4所述的虚拟现实头盔畸变整机检测的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

S1.1调整所述观察目镜的焦距，使所述观察目镜观察到的经所述狭缝透射的图像中仅存在一个刻度。

6.一种虚拟现实头盔畸变整机检测的装置，其特征在于，包括检测单元、观察单元、图像单元和处理单元，所述检测单元包括待检测虚拟现实头盔、固定结构，所述图像单元和所述观察单元、所述处理单元分别电性连接，所述待检测虚拟现实头盔包括显示屏和光学镜片，所述显示屏和所述光学镜片相对设置，所述观察单元包括遮光装置、观察目镜，所述遮光装置可拆卸固定在所述遮光装置上，所述遮光装置包括狭缝。

7.根据权利要求6所述的虚拟现实头盔畸变整机检测的装置，其特征在于，所述固定结构包括夹持工具、限位机构和光学平台，所述夹持工具可以打开，放入所述待检测虚拟现实头盔后闭合，固定所述待检测虚拟现实头盔。

8.根据权利要求7所述的虚拟现实头盔畸变整机检测的装置，其特征在于，所述观察单元进一步包括目镜轨道和电机，所述观察目镜可以在所述电机的带动下沿所述目镜轨道平动，并且可以在所述电机的带动下转动变换观察角度。

9.根据权利要求7所述的虚拟现实头盔畸变整机检测的装置，其特征在于，所述观察单元进一步包括底座、移动板、移动板轨道、目镜轨道和电机，所述观察目镜可以在所述电机的带动下沿所述目镜轨道运动，所述目镜轨道设置在所述移动板上，所述移动板可以带动所述观察目镜、所述电机和所述目镜轨道一起沿所述移动板轨道运动。

10.根据权利要求7所述的虚拟现实头盔畸变整机检测的装置，其特征在于，所述观察单元包括两组观察设备，所述观察设备包括观察目镜、遮光装置、目镜轨道和电机，两组所述观察设备分别对左眼和右眼对应的畸变图像进行观察。