CN107390364A - 虚拟现实头盔景深激光设置的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种虚拟现实头盔景深激光设置的方法及装置，包括测试单元、观察单元、图像单元和处理单元，所述测试单元包括待设置虚拟现实头盔、固定结构，所述待设置虚拟现实头盔包括显示屏，所述固定结构包括夹持工具和限位机构，所述夹持工具可以打开放入所述虚拟现实头盔。与现有技术相比，本发明利用测试单元、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景深设置的问题。通过电机带动观察单元沿目镜轨道运动，可以方便从多个角度来进行观察，方便多个观察点的设置。
Description
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景深激光设置的方法及装置。
背景技术
畸变镜片在很多领域都有应用，例如，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，由于没有可以检测镜片畸变参数的工具，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。同时由于无法获得畸变参数，就无法对虚拟现实头盔的景深进行设置。
发明内容
为了解决当前虚拟现实设备无法优化景深的缺陷，本发明提供一种虚拟现实头盔景深激光设置的方法及装置。
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景深激光设置的方法，包括以下步骤：
S10：确定需要调整的图像景深位置，根据景深关系计算出对应在刻度尺上的刻度位置D1、D2；
S20：调整观察目镜，使激光器发射的激光分别对应打在刻度尺D1、D2位置；
S30：显示屏按照预先设定的显示规则显示测试图像信息；
S40：处理单元处理观察单元观察到的测试图像信息，得出需要调整的图像景深位置对应的显示横坐标和显示纵坐标。
优选地，所述显示屏以整列像素为单位从所述显示屏的第一端向第二端逐列显示纵向光线，当图像单元检测到所述显示屏的显示信息经过畸变后到达观察单元的标定位置时，所述处理单元记录此时所述显示屏中光线的横坐标位置，该横坐标位置即为所述显示屏正确显示景深的横坐标位置。
优选地，所述标定位置为所述观察单元拍摄的图像中心位置。
优选地，在确定需要调整的图像景深位置后，通过景深位置计算出视线角度，并根据视线角度计算出对应在所述刻度尺上的刻度位置D1、D2。
优选地，在确定需要调整的图像景深位置后，模拟出虚拟的视线方向，根据视线延长线与所述刻度尺的交点确定D1、D2位置。
提供一种虚拟现实头盔景深激光设置的装置，包括测试单元、观察单元、图像单元和处理单元，所述测试单元包括待设置虚拟现实头盔、固定结构，所述待设置虚拟现实头盔包括显示屏，所述固定结构包括夹持工具、限位机构和刻度尺，所述夹持工具可以打开放入所述虚拟现实头盔，所述观察单元包括观察目镜，在所述观察目镜的上方设置有激光器，所述激光器发射的激光可以打在所述刻度尺上形成光斑。
优选地，所述夹持工具包括扭簧，所述扭簧可以在所述夹持工具打开后作用于所述夹持工具使之闭合以固定所述虚拟现实头盔。
优选地，所述观察单元包括观察目镜、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。
优选地，所述观察单元包括移动板、观察目镜、遮光板、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运动。
优选地，所述遮光板包括透光孔。
与现有技术相比，本发明利用根据景深关系计算出的刻度尺上的对应位置，利用激光器发射激光打在刻度尺对应位置的方法模拟景深的形成，可以直观地确认景深位置。通过与激光器相连的观察目镜的观察，提供了一种设置景深的方法，方便易行。通过景深关系计算出视角方向，计算出刻度尺的对应位置。当理论上的发光点与实际发光点存在误差时，可以直接利用理论上的发光点位置修正实际发光点的位置，保证景深符合预设要求。利用测试单元、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景深验证的问题。通过电机带动观察单元沿目镜轨道运动，可以方便从多个角度来进行观察，方便多个观察点的设置。
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是本发明第一实施例的模块示意图；
图2是第一实施例测试单元模块示意图；
图3是本发明第一实施例示意图；
图4是本发明第一实施例侧面示意图；
图5是虚拟现实头盔景深显示原理示意图；
图6是本发明第二实施例结构示意图；
图7是本发明第二实激光照射示意图；
图8是本发明第二实施例遮光装置示意图；
图9是本发明原理示意图。
具体实施方式
为了解决当前虚拟现实设备无法优化景深的缺陷，本发明提供一种虚拟现实头盔景深激光设置的方法及装置。
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激光辅助景深优化装置包括测试单元1、观察单元2、图像单元3和处理单元4。其中，测试单元1包括待测试镜片12、固定结构14，待测试镜片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测试单元1进行观察，观察单元2可以拍摄测试单元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可以根据图像单元3传输的数据进行处理。
图3—图4示出了作为示例的虚拟现实头盔激光辅助景深优化装置的第一实施例，显示屏16固定设置在固定结构14内，固定结构14上设置有镜片安装部18，镜片安装部18可以用来安装待测试镜片12。观察单元2包括观察目镜23、目镜轨道25、目镜电机271、升降电机272和升降杆273，观察目镜23可以在目镜电机271的带动下沿目镜轨道25平动，并且可以在目镜电机271的带动下转动变换观察角度。观察目镜23与升降杆273相连接，并可以跟随升降杆273一起升降。升降杆273受升降电机272的控制可以在竖直方向升降。在使用时，目镜电机271、升降电机272可以平动配合转动和升降，使观察目镜23到达不同的观察位置，模拟视线方向观察显示屏16发射的光线。
在初步拟合畸变数据时，首先取下固定结构14，在镜片安装部18处安装待测试镜片12，然后将固定结构14安装在底座21上。复位目镜电机271，使目镜电机271到达目镜轨道25的一端的初始位置。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，目镜电机271和升降电机272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显示检测信息，首先，显示屏16以整列像素为单位从显示屏16的第一端向第二端逐列显示纵向光线，第一端和第二端相对，可以根据需要人为指定，一般情况下我们指定从观察单元2向固定后的测试单元1的方向看，显示屏16的左端为第一端，右端为第二端，当图像单元3检测到显示屏16的显示信息经过畸变后到达观察单元2的标定位置时，图像单元3传递信息至处理单元4，处理单元4记录此时观察单元2的位置和显示屏16中光线的横坐标位置。然后观察单元2运动到下一个观察点，处理单元4命令测试单元1显示检测信息，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。
图5示出了虚拟现实头盔的景深原理示意图。如图所示，当观察者在视觉中形成图像时，需要左右眼协同成像。在图5中，显示屏16发射光线经过光学镜片的折射分别到达左右眼，使左右眼在视觉上感觉在A处存在图像，而在显示屏16上，对应的发光点分别为A1和A2，这样就形成了景深的效果。我们可以对景深进行优化，在优化之前，我们可以首先对虚拟现实头盔的畸变参数进行测量，测量的方法与实施例一的对光学镜片的测量方法相同，利用该方法测量得到拟合的畸变函数，确定观察单元2的观察角度与显示屏16上光点的对应关系，即人的视线与显示屏16上光点的对应关系。
请参阅图6—图9，图6—图9示出了本发明第二实施例。本发明的第二实施例主要用于对虚拟现实头盔的显示景深进行优化。本发明虚拟现实头盔激光辅助景深优化装置第二实施例包括待设置虚拟现实头盔13、固定结构14，待设置虚拟现实头盔13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、刻度尺144和底板143，其中，夹持工具142包括扭簧(图未示)，夹持工具142可以打开，当放入待设置虚拟现实头盔13后，扭簧可以作用于夹持工具142使之闭合，起到固定待设置虚拟现实头盔13的作用。限位机构141可以精确限制待设置虚拟现实头盔13的位置，防止待设置虚拟现实头盔13位置过于靠前或靠后影响优化结果，限位机构141、刻度尺144和夹持工具142固定在底板143上。观察单元2包括两组观察设备，两组观察设备分别对左眼和右眼对应的畸变图像进行观察。观察单元2包括观察目镜23、激光器24、目镜轨道25、电机27和遮光装置29，观察目镜23可以在电机27的带动下沿目镜轨道25转动变换观察角度。在使用时，电机27可以围绕虚拟的左观察点26和右观察点28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设置虚拟现实头盔13发射的光线。激光器24可以发射激光打在刻度尺144上形成光点。激光器24的下方设置有支撑杆241，支撑杆241可以将激光器24在竖直方向上升起，防止激光器24的光线被待设置虚拟现实头盔13遮挡而无法打在刻度尺144上。图8示出了作为示例的遮光装置29，在遮光装置29上设置有贯穿遮光装置29的狭缝291，狭缝291直径为1mm左右，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29可拆卸地安装在观察目镜23上。
优化景深时，我们根据景深数据计算出左右眼视线的角度，并计算出视线角度对应的刻度位置D1、D2。也可以模拟出虚拟的视线方向，根据视线延长线与刻度尺144的交点确定D1、D2位置。调整左右两个观察目镜23，使其上方激光器24发射的激光分别对应打到刻度尺144的D1、D2位置，此时两条激光的交点E与理论上的景深位置在同一条铅垂线上。处理单元4命令显示屏16显示检测信息，首先，显示屏16以整列像素为单位从显示屏16的第一端向第二端逐列显示纵向光线，第一端和第二端相对，可以根据需要人为指定，一般情况下我们指定从观察单元2向固定后的测试单元1的方向看，显示屏16的左端为第一端，右端为第二端，当图像单元3检测到显示屏16的显示信息经过畸变后到达观察单元2的标定位置时，图像单元3传递信息至处理单元4，处理单元4记录此时显示屏16中光线的横坐标位置，该横坐标位置即为显示屏16正确显示景深的横坐标位置，由于显示屏16在显示过程中是分左右两侧分别显示的，对应左右两个眼睛观察到的图像，因此同一景深下横坐标位置有两个，分别对应两个观察目镜23。待正确测量景深的横坐标位置后，显示屏16以整行像素为单位从显示屏16的上端向下端逐行显示横向光线，当图像单元3检测到显示屏16的显示信息经过畸变后到达观察单元2的标定位置时，图像单元3传递信息至处理单元4，处理单元4记录此时显示屏16中光线的纵坐标位置，该纵坐标位置即为显示屏16正确显示景深的纵坐标位置，同理，同一景深下纵坐标位置也是两个。该处景深对应的显示横坐标和纵坐标即确定。然后观察单元2运动到下一个观察点，处理单元4命令测试单元1显示检测信息，重复上述检测过程。直到所有需要测量的景深都得到测量为止。观察单元2的标定位置可以根据需要来指定，为了方便测量一般将标定位置设置在观察单元2的拍摄图像的中心位置，可以在该位置周围设置一定宽度的靶心，当光点影像落在靶心时可以认为显示屏16的显示信息经过畸变后到达观察单元2的标定位置。
与现有技术相比，本发明利用根据景深关系计算出的刻度尺144上的对应位置，利用激光器24发射激光打在刻度尺144对应位置的方法模拟景深的形成，可以直观地确认景深位置。通过与激光器24相连的观察目镜23的观察，确定需要调整的图像景深位置对应的显示横坐标和显示纵坐标，提供了一种上设置景深的方法，方便易行。通过设置标定位置使处理单元可以对观察目镜23观察到的图像进行判别，判断其是否符合景深的要求。通过景深关系计算出视角方向，计算出刻度尺144的对应位置。利用测试单元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景深设置的问题。通过电机27带动观察单元2沿目镜轨道25运动，可以方便从多个角度来进行观察，方便多个观察点的设置。
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景深激光设置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10：确定需要调整的图像景深位置，根据景深关系计算出对应在刻度尺上的刻度位置D1、D2；
S20：调整观察目镜，使激光器发射的激光分别对应打在刻度尺D1、D2位置；
S30：显示屏按照预先设定的显示规则显示测试图像信息；
S40：处理单元处理观察单元观察到的测试图像信息，得出需要调整的图像景深位置对应的显示横坐标和显示纵坐标。
2.根据权利要求1所述的虚拟现实头盔景深激光设置的方法，其特征在于，所述显示屏以整列像素为单位从所述显示屏的第一端向第二端逐列显示纵向光线，当图像单元检测到所述显示屏的显示信息经过畸变后到达观察单元的标定位置时，所述处理单元记录此时所述显示屏中光线的横坐标位置，该横坐标位置即为所述显示屏正确显示景深的横坐标位置。
3.根据权利要求2所述的虚拟现实头盔景深激光设置的方法，其特征在于，所述标定位置为所述观察单元拍摄的图像中心位置。
4.根据权利要求1所述的虚拟现实头盔景深激光设置的方法，其特征在于，在确定需要调整的图像景深位置后，通过景深位置计算出视线角度，并根据视线角度计算出对应在所述刻度尺上的刻度位置D1、D2。
5.根据权利要求1所述的虚拟现实头盔景深激光设置的方法，其特征在于，在确定需要调整的图像景深位置后，模拟出虚拟的视线方向，根据视线延长线与所述刻度尺的交点确定D1、D2位置。
6.一种虚拟现实头盔景深激光设置的装置，其特征在于，包括测试单元、观察单元、图像单元和处理单元，所述测试单元包括待设置虚拟现实头盔、固定结构，所述待设置虚拟现实头盔包括显示屏，所述固定结构包括夹持工具、限位机构和刻度尺，所述夹持工具可以打开放入所述虚拟现实头盔，所述观察单元包括观察目镜，在所述观察目镜的上方设置有激光器，所述激光器发射的激光可以打在所述刻度尺上形成光斑。
7.根据权利要求6所述的虚拟现实头盔景深激光设置的装置，其特征在于，所述夹持工具包括扭簧，所述扭簧可以在所述夹持工具打开后作用于所述夹持工具使之闭合以固定所述虚拟现实头盔。
8.根据权利要求7所述的虚拟现实头盔景深激光设置的装置，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运动。
9.根据权利要求7所述的虚拟现实头盔景深激光设置的装置，其特征在于，所述观察单元进一步包括移动板、遮光板、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运动。
10.根据权利要求9所述的虚拟现实头盔景深激光设置的装置，其特征在于，所述遮光板包括透光孔。
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