CN106741750B - 一种水下虚拟现实防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明创造涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种水下虚拟现实防护装置，该装置将虚拟现实装置和潜水用的防护装置结合到一起，并且显示模块能够将观察视窗替换为用于显示虚拟影像的虚拟显示视窗，这样，体验者在体验时，下潜阶段可以利用观察视窗观察现实情况从而实现安全下潜，待潜入到位后，启动虚拟现实装置，虚拟现实装置的显示模块将所述观察视窗替换为用于显示虚拟影像的虚拟显示视窗，体验者就能够滤除现实中的光线干扰而获得高质量的虚拟现实影像体验，并且由于每个体验者都独立配备有一个防护装置，因此其显示装置也是独立的，即不同的潜水体验者可以根据自己的个性需要来获得不同的虚拟现实影像。

Description

一种水下虚拟现实防护装置

技术领域

本发明创造涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种水下虚拟现实防护装置 。

背景技术

随着人们生活水平的提高，需要人都期望通过各种方式来更好的体验大自然，潜水既是其中一种。然而，大部分潜水胜地都是远离城市的海岛等地，对于大部分人而已，如果要体验潜水，则需要长途奔波到旅游景点才能实现，而现有的潜水景点众多，如果要逐一体验这些不同景点的不同潜水景象，则需要到不同的地点进行潜水，这明显成本高昂，不利于大众普及。

另一方面，随着虚拟现实技术的发展，越来越多的开发机构期望采用虚拟现实技术来使人们方便地获得潜水体验，但是，目前大部分潜水虚拟现实技术仍然在非真实水下场景下来实现的，其浮力体验等也是利用了机械装置来模拟的，这明显无法真实的还原在水下的负压等等多种复杂感受。因此，要实现最优的潜水虚拟现实体验，最好还是让体验者真实的潜入水中，并在水中播放虚拟现实影像，由虚拟现实影像结合真实的水下感受，来使体验者获得充满真实感的潜水虚拟现实体验。

然而，虽然基于现有的工业技术能够使虚拟现实显示装置具有防水效果并在水下使用，但是现有的虚拟现实装置并不便于在潜水时使用，因为虚拟现实装置佩戴上去后，体验者则无法观察到现实中的景象了，而体验者在下潜时十分需要通过对现实世界的观察来确保下潜过程的安全，而如果让体验者下潜到水下后再佩戴虚拟现实装置则使用十分不便。为此，专利号为201620021294的专利公开了一种水中虚拟现实体验系统 ，该装置将虚拟现实的显示装置设置在潜水池的内壁，这样用户潜如到水下后能够从池壁观察到虚拟图像，这种方式虽然客服了上述的一些缺陷，但是由于体验者仍然需要佩戴相应光学成像器件才能获得良好的3D体验，这些光学元件仍然会影响体验者在下潜观察中对现实景象的观察，另一方面，体验者下潜到池中后，并不单独的观察到池壁的影像，体验者观察到的影像会较大幅度的收到现实中的光照等因素的影响，体验效果差；再者，采用该技术，同一潜水池中所有的体验者都只能体验到同一虚拟影像，体验者难以根据个性需要来获得个性化的潜水体验。

发明内容

本发明创造的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种让体验者既能够安全的实现下潜，又能够获得良好的个性化虚拟现实体验的水下虚拟现实防护装置 。

发明思路：发明人观察到，在现有的潜水过程中，为了确保潜水者的安全，潜水者一般都会佩戴潜水镜或者潜水头盔这些防护设备，此类防护设备都具有供潜水人员观察周围环境的透明的观察视窗。因此，发明人想到，只要将虚拟现实装置与此类防护装置结合，使得在潜水前体验者能够通过观察视窗观察周围环境，从而实现安全下潜，待下潜完成后，在让虚拟显示装置的显示模块将观察视窗切换为用户显示虚拟图像的显示视窗，这样体验者就能够体验到更加逼真的虚拟景象。

本发明创造的目的通过以下技术方案实现：

提供一种水下虚拟现实防护装置 ，包括防护主体，所述防护主体是潜水头盔或者潜水镜，所述防护主体设置有观察视窗，还包括虚拟现实装置，所述虚拟现实装置包括显示模块、定位模块和陀螺仪模块，所述虚拟现实装置根据所述定位模块的定位信号和陀螺仪模块的陀螺仪信号来调整显示内容，虚拟现实装置启动时，所述显示模块将所述观察视窗替换为用于显示虚拟影像的虚拟显示视窗。

其中，所述防护主体是潜水镜，所述显示模块与所述潜水镜铰接，所述显示模块可被翻动至覆盖所述观察视窗并朝向人眼投影。

其中，所述显示模块包括的边缘设置有锁扣件，所述显示模块被翻动至覆盖所述观察视窗时，所述锁扣能够锁紧显示模块和潜水镜。

其中，所述防护主体是潜水镜，，所述潜水镜设置有滑轨，所述显示模块固定于所述滑轨并能够沿所述滑轨滑动至覆盖所述观察视窗。

其中，所述防护主体是潜水头盔，所述显示模块设置于潜水头盔内部，并设置有可供佩戴的佩戴件。

其中，所述防护主体是潜水头盔，所述潜水头盔的观察视窗由变色玻璃制成，显示装置成像时，将所述观察视窗由透明变为非透明，并将待成像的图像投影至所述变色玻璃上。

其中，所述防护主体设置有通讯接口，所述虚拟现实装置与所述通讯接口通讯连接。

其中，还包括水深检测装置，所述虚拟现实装置根据所述水深检测装置检测到的水深信号调整显示内容。

本发明创造的有益效果：本发明创造将虚拟现实装置和潜水用的防护装置结合到一起，并且显示模块能够将观察视窗替换为用于显示虚拟影像的虚拟显示视窗，这样，体验者在体验时，下潜阶段可以利用观察视窗观察现实情况从而实现安全下潜，待潜入到位后，启动虚拟现实装置，虚拟现实装置的显示模块将所述观察视窗替换为用于显示虚拟影像的虚拟显示视窗，体验者就能够滤除现实中的光线干扰而获得高质量的虚拟现实影像体验，并且由于每个体验者都独立配备有一个防护装置，因此其显示装置也是独立的，即不同的潜水体验者可以根据自己的个性需要来获得不同的虚拟现实影像。

附图说明

利用附图对本发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明创造实施例1的使用示意图。

图2为本发明创造实施例1的结构示意图。

图3为本发明创造实施例2的结构示意图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明创造作进一步描述。

实施例1

本发明创造的一种基于虚拟现实的水下防护装置，如图1和2所示，包括潜水镜，潜水镜上设有供人眼观察外界的透明视窗1，透明视窗1采用高韧性透明塑料制成，其中塑料的位置对应人眼位置进行设置。透明视窗1上方有由显示模块21、定位模块和陀螺仪模块组合而成的虚拟现实装置2，虚拟现实装置2与设于潜水镜上的通讯接口通讯连接，显示模块21、定位模块和陀螺仪模块通过通讯接口与设于岸上/水池边的控制器进行有线数据通信，具体地，定位模块和陀螺仪模块的输出端分别连接控制器输入端，控制器输出端连接显示模块21输入端。其中，定位模块由GPRS感应器构成，GPRS感应器将位置数据传输给控制器；显示模块21与透明视窗1铰接。体验过程中，体验者在潜水前先将显示模块21上翻，此时体验者通过透明视窗1能够观察到现实中的场景，从而使得体验者能够自主的安全下潜；待体验者安全的下潜到预定的位置和深度后，体验者不在需要观察现实中的图像，而是需要体验虚拟图像时，则将显示模块下翻，显示模块21即遮挡住透明视窗并朝向人眼投影以在人眼中形成图像，体验者也就无法观察到现实中的场景，取而代之的是观察到显示模块21中的虚拟图像，体验者也就能够在不受显示场景的干扰下充分的体验虚拟的图像，并且结合真实的水下感受，从而获得更加真实的水下体验。需要说明的是，本实施例中显示模块21与潜水镜的铰接位置处于潜水镜的上部并裸露于潜水镜的外部，因此显示模块21使用时只能上下翻，并且显示模块具备较优的防水结构，以具备良好的防水性能。但本领域技术人员可以根据实际需要，将显示模块21与潜水镜的铰接位置处于潜水镜设置与潜水镜的侧面，以实现侧翻；又或者潜水镜的内部空间足够大时，可以将显示模块21设置与潜水镜的内部，这样就无需对显示模块21做特殊的防水处理。

本实施例中的显示模块21是由显示屏和设于显示屏表面的光学器件构成，光学器件将显示屏的显示图像传递至人眼，从而在人眼中形成3D图像。另外显示模块21的边缘设置有锁扣件3，显示模块21被翻动至覆盖透明视窗1后，操作锁扣件3将显示模块21和潜水镜锁紧固定。本装置还设有位于潜水镜外壁的水深检测装置，水深检测装置包括压力传感器4，压力传感器4的输入端连接控制器输入端。

穿戴本装置进行水下游动时，GPRS感应器实时定位游泳人员的水平位置（下文简称定位信号）并发给控制器，陀螺仪模块实时检测游泳人员的头部倾斜情况（下文简称陀螺仪信号）并发给控制器，同时压力传感器4实时检测收到的水下压力（下文简称水深信号）并发给控制器。控制器根据水深信号计算出游泳人员的潜水深度后，根据潜水深度、定位信号和陀螺仪信号的不同实时调整显示模块21的显示内容。

本装置还设有耳骨耳机5，该耳骨耳机5设于潜水镜与游泳人员的人耳中间，并通过通讯接口与设于岸上/水池边的控制器进行有线数据通信。在游泳人员水下游动的过程中，控制器将音频信号通过耳骨耳机5播放出来。

本装置在潜水镜外壁上还设有与控制器电连接的紧急呼救装置6，游泳人员在紧急情况下按下紧急呼救装置6以向控制器发送呼救信息。此外，潜水镜与游泳人员的太阳穴之间还设有与控制器电连接的心律监测装置，该心律监测装置实时监测游泳人员的心律，在心律异常时自动发送呼救信息。

本装置在水池上方跨还设有横向走道和纵向走道，横向走道和纵向走道将水池分割成多个潜水区，每个潜水区上方设置有一个牵引缆，牵引缆中有通信线缆，具体地，通信线缆外面包裹牵引缆。牵引缆与设于潜水服上面的接口环连接，牵引缆里面的通信线缆则通过接口环与潜水镜的通讯接口可插拔地电连接，从而实现通讯接口与控制器的数据通信。岸上/水池边设有牵引机，牵引机与牵引缆连接，在控制器在接收到呼救信息后，控制器控制牵引机拉起牵引缆从而将游泳人员拉出水面。控制器还与云端连接，从而方便客户在云端选择或者上传体验的视频、查看体验过程中的数据。

实施例2

在实施例1的基础上，将显示模块21翻动的方式改为滑动，具体地，在潜水镜的透明视窗1外表面上设置滑轨，显示模块21安装于滑轨的一端，显示模块21能够被推动使其沿滑轨滑动至覆盖所述透明视窗1从而阻断透明视窗1的图像进入人眼视线，显示模块21还朝向人眼投影以在人眼中形成图像。

实施例3

本发明创造的一种基于虚拟现实的水下防护装置，包括潜水头盔，潜水头盔上设有供人眼观察外界的透明视窗1，透明视窗1采用高韧性变色玻璃制成，其中变色玻璃的位置对应人眼位置进行设置。潜水头盔内部设有由显示模块21、定位模块和陀螺仪模块组合而成的虚拟现实装置2，虚拟现实装置2与设于潜水头盔上的通讯接口通讯连接，显示模块21、定位模块和陀螺仪模块通过通讯接口与设于岸上/水池边的控制器进行有线数据通信，具体地，定位模块和陀螺仪模块的输出端分别连接控制器输入端，控制器输出端连接显示模块21输入端。其中，定位模块由GPRS感应器构成，GPRS感应器将位置数据传输给控制器。本装置还设有位于潜水头盔外壁的水深检测装置，水深检测装置包括压力传感器4，压力传感器4的输入端连接控制器输入端。

体验者在潜水体验前，变色玻璃仍然处于透明状态，体验者可以良好的观察现实场景，从而能够自主、安全地进行下潜，当下潜到足够的深度时，启动显示模块21，显示模块21发出激发光以使透明视窗1由透明状态变为非透明状态，这样体验者就不再观察到现实中的图像，不会受现实中的光源影响，并且显示模块21将待成像的图像投影至变色玻璃上，从而在使体验者获得虚拟的图像。同时，GPRS感应器实时定位游泳人员的水平位置（下文简称定位信号）并发给控制器，陀螺仪模块实时检测游泳人员的头部倾斜情况（下文简称陀螺仪信号）并发给控制器，同时压力传感器4实时检测收到的水下压力（下文简称水深信号）并发给控制器。控制器根据水深信号计算出游泳人员的潜水深度后，根据潜水深度、定位信号和陀螺仪信号的不同实时调整显示模块21的投影内容。

本装置还设有耳骨耳机5，该耳骨耳机5设于潜水头盔与游泳人员的人耳中间，并通过通讯接口与设于岸上/水池边的控制器进行有线数据通信。在游泳人员水下游动的过程中，控制器将音频信号通过耳骨耳机5播放出来。

本装置在潜水头盔外壁上还设有与控制器电连接的紧急呼救装置6，游泳人员在紧急情况下按下紧急呼救装置6以向控制器发送呼救信息。此外，潜水头盔还设有紧贴游泳人员的太阳穴并与控制器电连接的心律监测装置，该心律监测装置实时监测游泳人员的心律，在心律异常时自动发送呼救信息。

本装置在水池上方跨还设有横向走道和纵向走道，横向走道和纵向走道将水池分割成多个潜水区，每个潜水区上方设置有一个牵引缆，牵引缆中有通信线缆，通信线缆中有供氧管道，具体地，供氧管道外面包裹通信线缆，通信线缆外面包裹牵引缆。牵引缆与设于潜水服上面的接口环连接，牵引缆里面的通信线缆则通过接口环与潜水头盔的通讯接口可插拔地电连接，从而实现通讯接口与控制器的数据通信，供氧管道伸入到潜水头盔内部，给潜水头盔内部供氧。岸上/水池边设有牵引机，牵引机与牵引缆连接，在控制器在接收到呼救信息后，控制器控制牵引机拉起牵引缆从而将游泳人员拉出水面。控制器还与云端连接，从而方便客户在云端选择或者上传体验的视频、查看体验过程中的数据。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种水下虚拟现实防护装置，包括防护主体，所述防护主体是潜水头盔或者潜水镜，所述防护主体设置有观察视窗，其特征在于：还包括虚拟现实装置，所述虚拟现实装置包括显示模块、定位模块和陀螺仪模块，所述虚拟现实装置根据所述定位模块的定位信号和陀螺仪模块的陀螺仪信号来调整显示内容，虚拟现实装置启动时，所述显示模块将所述观察视窗替换为用于显示虚拟影像的虚拟显示视窗，

还包括水深检测装置，所述虚拟现实装置根据所述水深检测装置检测到的水深信号调整显示内容，

所述水深检测装置具体是压力传感器，所述水深信号具体为水下压力，所述虚拟现实装置根据压力传感器检测出的水下压力计算游泳人员的潜水深度。

2.如权利要求1所述的一种水下虚拟现实防护装置，其特征在于：所述防护主体是潜水镜，所述显示模块与所述潜水镜铰接，所述显示模块可被翻动至覆盖所述观察视窗并朝向人眼投影。

3.如权利要求2所述的一种水下虚拟现实防护装置，其特征在于：所述显示模块包括的边缘设置有锁扣件，所述显示模块被翻动至覆盖所述观察视窗时，所述锁扣件能够锁紧显示模块和潜水镜。

4.如权利要求1所述的一种水下虚拟现实防护装置，其特征在于：所述防护主体是潜水镜，所述潜水镜设置有滑轨，所述显示模块固定于所述滑轨并能够沿所述滑轨滑动至覆盖所述观察视窗。

5.如权利要求1所述的一种水下虚拟现实防护装置，其特征在于：所述防护主体是潜水头盔，所述显示模块设置于潜水头盔内部，并设置有可供佩戴的佩戴件。

6.如权利要求1所述的一种水下虚拟现实防护装置，其特征在于：所述防护主体是潜水头盔，所述潜水头盔的观察视窗由变色玻璃制成，显示装置成像时，将所述观察视窗由透明变为非透明，并将待成像的图像投影至所述变色玻璃上。

7.如权利要求1所述的一种水下虚拟现实防护装置，其特征在于：所述防护主体设置有通讯接口，所述虚拟现实装置与所述通讯接口通讯连接。