CN106773067A - 一种透射式ar与vr切换显示装置、方法及透明度调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及立体显示技术领域，特别涉及一种透射式AR与VR切换显示装置、方法及AR模式下透明度调节方法。该装置包括主机框架、摄像头、光线传感器、显示机构，摄像头、光线传感器分别设置在主机框架上，显示机构由全息显示屏、可调节透明度的薄膜、外层保护玻璃依次贴合连接组成，主机框架设有显示槽，显示机构安装在显示槽内，全息显示屏位于靠近眼睛一侧，外层保护玻璃位于远离眼睛一侧。同时还提供了一种透射式AR与VR切换显示方法和一种AR模式下透明度调节方法。本装置将显示屏、薄膜、保护玻璃集成在一起，降低了镜片的厚度，视觉质量也得到了提高。本方法通过摄像头捕捉手势，使用简单易用的手势来切换VR、AR模式，提升了操作的便利性。

Description

一种透射式AR与VR切换显示装置、方法及透明度调节方法

技术领域

本发明涉及立体显示技术领域，特别涉及一种透射式AR与VR切换显示装置、方法及AR模式下透明度调节方法。

背景技术

VR指虚拟现实，主要呈现虚拟的场景内容；AR指增强现实，其通过将特定的虚拟影像叠加到人眼所见到的现实场景中，从而达到增强显示的作用。

然而目前并没有实际成熟的产品，能够一个设备完成AR和VR两种模式显示。已查出的技术中，有部分关于AR与VR切换的方法，均较为简单。例如，有人提出手动添加百叶窗的方法，但是切换不够方便；也有人使用摄像头代替人眼，来作为现实场景的获取方法，然而摄像头获取的图像宽容度低、视场角不够大、畸变、颜色失真等原因，不能反映真实的场景，因而很难达到所见即所得的真实感。

发明内容

本发明提供一种透射式AR与VR切换显示装置、方法及AR模式下透明度调节方法，旨在解决现有AR与VR切换的方法不方便，视觉反应不真实的问题。

本发明提供一种透射式AR与VR切换显示装置，包括主机框架、摄像头、光线传感器、显示机构，所述摄像头、光线传感器分别设置在主机框架上，所述显示机构由全息显示屏、可调节透明度的薄膜、外层保护玻璃依次贴合连接组成，所述主机框架设有显示槽，所述显示机构安装在显示槽内，所述全息显示屏位于靠近眼睛一侧，所述外层保护玻璃位于远离眼睛一侧。

作为本发明的进一步改进，所述全息显示屏包括虚拟光栅和透视板，所述虚拟光栅设置在透视板的中间，所述虚拟光栅为方形的屏幕。

作为本发明的进一步改进，本装置还包括可实现AR和VR模式切换的物理切换按键，所述物理切换按键与主机框架连接。

作为本发明的进一步改进，本装置还包括可识别运动设定模式的IMU传感器，所述IMU传感器连接在主机框架上。

本发明提供一种透射式AR与VR切换显示方法，包括以下步骤：

A.启动系统，摄像头实时获取图像；

B.检测图像中手的轮廓；

C.分析手势的变化，从AR切换为VR，或从VR切换到AR。

作为本发明的进一步改进，透射式AR与VR切换显示方法具体包括下步骤：

A1.启动主机框架，系统运行后，摄像头实时获取捕捉到的图像；

B1.检测图像中是否有手的轮廓，若未检测到手的轮廓，返回步骤A1重新捕捉手的图像；若检测到手的轮廓，则执行步骤C1；

C1.对手掌进行定位，识别分析出手势，并检测手势是否有变化，若未检测到手势的变化，返回步骤A1重新捕捉手的图像；若检测到手从第一手势变换为第二手势，则切换到AR模式，若检测到手从第二手势变换为第一手势，则切换到VR模式。

作为本发明的进一步改进，所述步骤C1还包括以下步骤：

C11.检测到手势相对于原位置发生位移时，切换模式；或/和

C12.使用物理切换按键选择需要切换的模式；或/和

C13.利用IMU传感器，识别设定的运动模式，若执行了该设定的运动，则切换模式。

作为本发明的进一步改进，所述步骤C1还包括以下步骤：

C14.检测到手势由手掌的轮廓变成握拳的轮廓时，切换为AR模式；

C15.检测到手势由握拳的轮廓变成手掌的轮廓时，切换为VR模式。

本发明提供一种AR模式下透明度调节方法，包括以下步骤：

S1.亮度校准：将薄膜调整至透明，测量得到人眼能承受的环境光亮度和屏幕亮度的最大对比度阈值，当对比度大于所述最大对比度阈值后，根据人眼的适应能力，校准出不同对比度下，薄膜需要调整到的透明度典型值；

S2.进入AR模式，根据光线传感器实时监测环境光亮度；

S3.若环境光亮度和屏幕的亮度的对比度大于所述最大对比度阈值，则根据步骤S1校准时得出的对比度和透明度典型值的关系来降低薄膜的透明度。

本发明的有益效果是：本发明的装置将显示屏、透明的薄膜、保护玻璃集成在一起，不仅降低了镜片的厚度，视觉质量也得到了提高。本发明的方法通过摄像头捕捉手势，使用简单易用的手势来切换VR、AR模式，提升了操作的便利性。

附图说明

图1是本发明一种透射式AR与VR切换显示装置的结构示意图；

图2是本发明一种透射式AR与VR切换显示装置中显示机构的结构示意图；

图3是本发明一种透射式AR与VR切换显示装置中显示机构的结构截面 图；

图4是本发明一种透射式AR与VR切换显示装置在AR模式下薄膜处于透明状态的显示结构图；

图5是本发明一种透射式AR与VR切换显示装置在AR模式下薄膜透明度降低状态的显示结构图；

图6是本发明一种透射式AR与VR切换显示装置在VR模式下的显示结构图；

图7是本发明一种透射式AR与VR切换显示方法的流程图；

图8是本发明一种透射式AR与VR切换显示方法中AR切换VR的手势变换图；

图9是本发明一种透射式AR与VR切换显示方法中VR切换AR的手势变换图；

图10是本发明一种AR模式下透明度调节方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例一：

如图1至图3所示，本发明的一种透射式AR与VR切换显示装置，包括主机框架1、摄像头2、光线传感器3、显示机构，所述摄像头2、光线传感器3分别设置在主机框架1上，显示机构由全息显示屏41、可调节透明度的薄膜42、外层保护玻璃43依次贴合连接组成，主机框架1设有显示槽，显示机构安装在显示槽内，全息显示屏41位于靠近眼睛一侧，外层保护玻璃42位于远离眼睛一侧。显示机构由全息显示屏41、可调节透明度的薄膜42、外层保护玻璃43三者按顺序全贴合组成一个整体，以减小眼镜的空间。

其中，全息显示屏41包括虚拟光栅411和透视板412，虚拟光栅411设置在透视板412的中间，虚拟光栅411为方形的屏幕。

本装置还包括可实现AR和VR模式切换的物理切换按键，物理切换按键与主机框架1连接。

本装置还包括可识别运动设定模式的IMU传感器，IMU传感器连接在主机框架1上。

实施例二：

实施例一的工作原理为：

AR模式：

AR模式下，薄膜42处于透明状态，这样用户既可以看到显示器中的虚拟画面，又可以透过透明的显示器看到外界的场景，如图4，图中标号5处为真实场景，标号6为虚拟物体。

光线传感器可以实时获取环境光的亮度，根据环境光与显示器的亮度自适应的调节薄膜的透明度，使得亮度达到合适的平衡。当外界环境光较大时，通过降低薄膜的透明度，从而能够降低外界亮度与显示屏的亮度反差，这样可以降低用户的用眼疲劳，如图5。

VR模式：

VR模式下，为了提升沉浸感，将薄膜42切换至不透明模式，此时用户仅能观察到显示屏的内容，如图VR模式，图6。

AR/VR切换方式：

通过手势识别切换模式，通过在眼镜前做特定的手势：手势从握拳切换到手掌，则将薄膜42变成半透明状态，从而切换至AR模式；手势从手掌变成握拳，则将薄膜42变成不透明状态，从而切换到VR模式。

AR/VR切换过程：

模式的切换使用手势识别来完成，其中利用到了眼镜上的摄像头。利用摄像头2来监测和识别手势，当识别到特定模式的手势时，就对当前的现实模式进行处理。处理流程如下：

该透射式AR与VR切换显示方法，包括以下步骤：

A.启动系统，摄像头实时获取图像；

B.检测图像中手的轮廓；

C.分析手势的变化，从AR切换为VR，或从VR切换到AR。

更为具体的步骤为：

A1.启动主机框架1，系统运行后，摄像头2实时获取捕捉到的图像；

B1.检测图像中是否有手的轮廓，若未检测到手的轮廓，返回步骤A1重新捕捉手的图像；若检测到手的轮廓，则执行步骤C1；

C1.对手掌进行定位，识别分析出手势，并检测手势是否有变化，若未检测到手势的变化，返回步骤A1重新捕捉手的图像；若检测到手从第一手势变换为第二手势，则切换到AR模式，若检测到手从第二手势变换为第一手势，则切换到VR模式。

步骤C1还可以有以下实现方式：

C11.检测到手势相对于原位置发生位移时，切换模式，例如挥手的动作等；

具体的，其中，步骤C11还包括以下步骤：

C14.检测到手势由手掌的轮廓变成握拳的轮廓时，切换为AR模式；

C15.检测到手势由握拳的轮廓变成手掌的轮廓时，切换为VR模式。

C12.使用物理切换按键选择需要切换的模式；

C13.利用IMU传感器，识别设定的运动模式，若执行了该设定的运动，则切换模式，例如做一个“连续2次左右摇头+连续两次点头”的组合动作来作为预先设定的运动切换模式。

实施例三：

AR模式下透明度调节过程：

AR模式下，本方法会根据环境光的亮度，自适应的调节薄膜的透明度，以控制屏幕的亮度与环境光亮度的对比度在合理的范围内，防止眼睛疲劳。

具体的控制流程如下：

S1.亮度校准：将薄膜调整至透明，测量得到人眼能承受的环境光亮度和屏幕亮度的最大对比度阈值，当对比度大于所述最大对比度阈值后，根据人眼的适应能力，校准出不同对比度下，薄膜需要调整到的透明度典型值；

S2.进入AR模式，根据光线传感器实时监测环境光亮度；

S3.若环境光亮度和屏幕的亮度的对比度大于所述最大对比度阈值，则根据步骤S1校准时得出的对比度和透明度典型值的关系来降低薄膜的透明度。

本发明具有以下优点：

1.本发明通过借鉴手机全贴合屏幕的概念，将全息显示屏41、薄膜42、外层保护玻璃43集成在一起，不仅降低了镜片的厚度；

2.全贴合镜片能够避免三个显示层之间出现空气、灰尘等造成镜片的透射率低、视觉质量下降等问题；

3.利用光线传感器3对外界环境光进行监测，通过改变薄膜42的透明度，来避免显示器与外界亮度差过大而造成的视觉疲劳；

4.通过摄像头2捕捉手势，使用简单易用的手势来切换VR、AR模式，提升了操作的便利性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种透射式AR与VR切换显示装置，其特征在于，包括主机框架、摄像头、光线传感器、显示机构，所述摄像头、光线传感器分别设置在主机框架上，所述显示机构由全息显示屏、可调节透明度的薄膜、外层保护玻璃依次贴合连接组成，所述主机框架设有显示槽，所述显示机构安装在显示槽内，所述全息显示屏位于靠近眼睛一侧，所述外层保护玻璃位于远离眼睛一侧。

2.根据权利要求1所述的透射式AR与VR切换显示装置，其特征在于，所述全息显示屏包括虚拟光栅和透视板，所述虚拟光栅设置在透视板的中间，所述虚拟光栅为方形的屏幕。

3.根据权利要求1所述的透射式AR与VR切换显示装置，其特征在于，还包括可实现AR和VR模式切换的物理切换按键，所述物理切换按键与主机框架连接。

4.根据权利要求1所述的透射式AR与VR切换显示装置，其特征在于，还包括可识别运动设定模式的IMU传感器，所述IMU传感器连接在主机框架上。

5.一种透射式AR与VR切换显示方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.启动系统，摄像头实时获取图像；

B.检测图像中手的轮廓；

C.分析手势的变化，从AR切换为VR，或从VR切换到AR。

6.根据权利要求5所述的透射式AR与VR切换显示方法，其特征在于，具体包括下步骤：

A1.启动主机框架，系统运行后，摄像头实时获取捕捉到的图像；

B1.检测图像中是否有手的轮廓，若未检测到手的轮廓，返回步骤A1重新捕捉手的图像；若检测到手的轮廓，则执行步骤C1；

C1.对手掌进行定位，识别分析出手势，并检测手势是否有变化，若未检测到手势的变化，返回步骤A1重新捕捉手的图像；若检测到手从第一手势变换为第二手势，则切换到AR模式，若检测到手从第二手势变换为第一手势，则切换到VR模式。

7.根据权利要求6所述的透射式AR与VR切换显示方法，其特征在于，所述步骤C1还包括以下步骤：

C11.检测到手势相对于原位置发生位移时，切换模式；或/和

C12.使用物理切换按键选择需要切换的模式；或/和

C13.利用IMU传感器，识别设定的运动模式，若执行了该设定的运动，则切换模式。

8.根据权利要求7所述的透射式AR与VR切换显示方法，其特征在于，所述步骤C11还包括以下步骤：

C14.检测到手势由手掌的轮廓变成握拳的轮廓时，切换为AR模式；

C15.检测到手势由握拳的轮廓变成手掌的轮廓时，切换为VR模式。

9.一种基于权利要求1中装置的AR模式下透明度调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.亮度校准：将薄膜调整至透明，测量得到人眼能承受的环境光亮度和屏幕亮度的最大对比度阈值，当对比度大于所述最大对比度阈值后，根据人眼的适应能力，校准出不同对比度下，薄膜需要调整到的透明度典型值；

S2.进入AR模式，根据光线传感器实时监测环境光亮度；

S3.若环境光亮度和屏幕的亮度的对比度大于所述最大对比度阈值，则根据步骤S1校准时得出的对比度和透明度典型值的关系来降低薄膜的透明度。