CN107515104A - 像质测量装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及电子产品技术领域，公开了一种像质测量装置、系统及方法。本发明实施例中像质测量装置包括：支架、通信模块以及两个摄像头；两个摄像头均设置在支架上，通信模块连接于两个摄像头且用于连接至一图像分析设备；测量时，头戴显示器放置于支架上且用于显示第一图像与第二图像，一个摄像头的镜头位于左眼入瞳区域，另一个摄像头的镜头位于右眼入瞳区域；通信模块用于将采集到的第一图像与第二图像传输至图像分析设备。本发明实施例能够在线测量头戴显示器的光学系统的成像质量，测试结果客观且准确率较高，能够满足头戴显示器大规模量产过程中快速测量的需求，提高了像质测量效率，从而提高了头戴显示器的产线产率和整机良率。

Description

像质测量装置、系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及电子产品技术领域，特别涉及一种像质测量装置、系统及方法。

背景技术

头戴显示器(例如虚拟现实类的头戴显示器、增强现实类的头戴显示器)是一类新型的人机交互可穿戴设备，该类可穿戴设备在医疗、培训、娱乐以及工程等领域具有非常广阔的应用前景；其中，头戴显示器整机的成像质量(即像质)影响着人眼观看的舒适度，因此，测试头戴显示器整机的像质尤为重要。

现有对头戴显示器的像质测量方法，通常采用人眼测试法，即测试人员佩戴后的观看感受为舒适，认为画质清晰，那么就认为该头戴显示器的像质测试结果为合格。然而，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：(1)由于因人而异，现有人眼测试法的测试结果较为主观，像质测试结果的准确率较低，导致头戴显示器的良率较低，整机质量可靠性较差。(2)对于大规模量产的头戴显示器而言，现有的人眼测试法测试效率极低，导致头戴显示器的产线产率较低，且人力成本与时间成本较高。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种像质测量装置、系统及方法，能够在线测量头戴显示器的光学系统的成像质量，测试结果客观且准确率较高，能够满足头戴显示器大规模量产过程中快速测量的需求，提高了像质测量效率，从而提高了头戴显示器的产线产率和整机良率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种像质测量装置，应用于包括左眼入瞳区域与右眼入瞳区域的头戴显示器；像质测量装置包括：支架、通信模块、两个摄像头；两个所述摄像头均设置在所述支架上，所述通信模块连接于两个所述摄像头且用于连接至一图像分析设备；测量时，所述头戴显示器放置于所述支架上且用于显示对应于所述左眼入瞳区域的第一图像与对应于所述右眼入瞳区域的第二图像，一个所述摄像头的镜头位于所述左眼入瞳区域且用于采集所述第一图像，另一个所述摄像头的镜头位于所述右眼入瞳区域且用于采集所述第二图像；所述通信模块用于将采集到的所述第一图像与所述第二图像传输至所述图像分析设备。

本发明的实施方式还提供了一种像质测量系统，应用于头戴显示器；像质测量系统包括图像分析设备与上述的像质测量装置；所述像质测量装置中的所述通信模块连接于所述图像分析设备；所述图像分析设备用于根据接收到的所述第一图像与所述第二图像输出所述头戴显示器的像质测量结果。

本发明的实施方式还提供了一种像质测量方法，应用于上述的像质测量系统；所述像质测量方法包括：通过两个所述摄像头分别采集所述第一图像与所述第二图像；根据所述第一图像与所述第二图像输出所述头戴显示器的像质测量结果。

本发明实施方式相对于现有技术而言，像质测量装置包括支架、通信模块以及两个摄像头；即在本发明实施例提供的像质测量装置中，两个摄像头均设置在支架上，通信模块连接于两个摄像头且用于连接至一图像分析设备，结构简易；测量时，头戴显示器放置于支架上，一个摄像头位于左眼入瞳区域且用于采集头戴显示器显示的第一图像，另一个摄像头位于右眼入瞳区域且用于采集第二图像，通信模块将采集到的第一图像与第二图像传输至图像分析设备；即能够在线测量头戴显示器的光学系统的成像质量，测试结果客观且准确率较高，替代了现有技术中测试结果主观且准确率较低的人眼测试法；并且本发明实施例的像质测量装置能够满足头戴显示器大规模量产过程中快速测量的需求，提高了像质测量效率，从而提高了头戴显示器的产线产率和整机良率。

另外，支架具有容置腔；所述容置腔的底壁形成有限位凹槽；两个所述摄像头均设置在所述底壁上；测量时，所述头戴显示器放置于所述限位凹槽中。本实施例中，容置腔的腔壁能够将两个摄像头与通信模块围挡起来，起到一定的对外界的抵挡作用，尽可能避免外界对两个摄像头的硬损伤。

另外，像质测量装置还包括两个调节机构；每个所述摄像头通过一个所述调节机构设置在所述支架上；所述调节机构用于调节所述摄像头的位置以使所述摄像头的镜头位于所述头戴显示器的对应入瞳区域。本实施例中，像质测量装置还包括两个调节机构，使得像质测量装置能够适用于不同类型的头戴显示器，降低了成本。

另外，通信模块包括两个数据连接器；每个所述数据连接器设置在一个所述摄像头上，且连接于所述摄像头；每个所述数据连接器还用于连接至所述图像分析设备。本实施例中，提供了通信模块的一种实现方式。

另外，根据所述第一图像与所述第二图像输出所述头戴显示器的像质测量结果，具体包括：根据所述第一图像与所述第二图像计算出所述头戴显示器的像质参数值；所述像质参数值至少包括所述头戴显示器的畸变值、相对照度值以及鬼像值；判断所述像质参数值是否在预设的参数值范围内；当所述像质参数值在所述参数值范围内时，输出合格的像质测试结果；当所述像质参数值在所述参数值范围之外时，输出不合格的像质测试结果。本实施例中，提供了像质测量结果的一种具体输出方式。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据第一实施方式的像质测量装置的示意图；

图2是根据第一实施方式中像质测量装置的方框示意图；

图3是根据第一实施方式中像质测量装置与头戴显示器相配合的示意图；

图4是根据第二实施方式的像质测量装置的的示意图；

图5是根据第二实施方式中像质测量装置与头戴显示器相配合的示意图；

图6是根据第二实施方式中容置腔的底壁形成有限位凹槽的示意图；

图7是根据第三实施方式的像质测量装置的示意图；

图8是根据第五实施方式的像质测量方法的流程示意图；

图9是根据第五实施方式中像质测量方法的具体流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种像质测量装置，应用于包括左眼入瞳区域与右眼入瞳区域的头戴显示器(例如虚拟显示头戴显示器或增强现实头戴显示器等)；如图1至3所示，所示，像质测量装置包括：支架1、通信模块2以及两个摄像头3。

本实施方式中，两个摄像头3均设置在支架1上，通信模块2连接于两个摄像头3且用于连接至一图像分析设备4；测量时，头戴显示器5放置于支架1上且用于显示对应于左眼入瞳区域的第一图像与对应于右眼入瞳区域的第二图像，一个摄像头31的镜头位于左眼入瞳区域且用于采集第一图像，另一个摄像头32的镜头位于右眼入瞳区域且用于采集第二图像；通信模块2用于将采集到的第一图像与第二图像传输至图像分析设备4。

本发明实施方式相对于现有技术而言，像质测量装置包括支架、通信模块以及两个摄像头；即在本发明实施例提供的像质测量装置中，两个摄像头均设置在支架上，通信模块连接于两个摄像头且用于连接至一图像分析设备，结构简易；测量时，头戴显示器放置于支架上，一个摄像头位于左眼入瞳区域且用于采集头戴显示器显示的第一图像，另一个摄像头位于右眼入瞳区域且用于采集第二图像，通信模块将采集到的第一图像与第二图像传输至图像分析设备；即能够在线测量头戴显示器的光学系统的成像质量，测试结果客观且准确率较高，替代了现有技术中测试结果主观且准确率较低的人眼测试法；并且本发明实施例的像质测量装置能够满足头戴显示器大规模量产过程中快速测量的需求，提高了像质测量效率，从而提高了头戴显示器的产线产率和整机良率。

下面对本实施方式的像质测量装置进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

本实施方式中，图像分析设备4例如为电脑，然实际中不限于此，本实施方式对图像分析设备4的类型不作任何限制。

本实施方式中，两个摄像头3的成像镜头的畸变值小于0.5％，从而保证摄像头本身的误差较小，使得像质测量的结果更加准确；然实际中不限于此，本实施例对摄像头的畸变值不作任何限制。

本实施方式中，通信模块2为一个USB连接器，USB连接器设置在支架1上且连接于两个摄像头3，测试时，USB连接器可以将采集到的第一图像与第二图像通过数据连接线分时输出至图像分析设备4；然实际中不限于此，本实施方式对通信模块2的实现方式不作任何限制，例如通信模块2还可以为蓝牙连接器。

本发明的第二实施方式涉及一种像质测量装置。第二实施方式在第一实施方式的基础上作出改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，支架1具有容置腔。

本实施方式中，如图4、5所示，支架1具有容置腔；以图中虚线L为分隔线，容置腔的底壁包括第一区域11与第二区域12；两个摄像头3均设置在第一区域11；测量时，头戴显示器5放置于第二区域12。

本实施方式中，如图4所示，通信模块2包括两个数据连接器(21与22)。每个数据连接器设置在一个摄像头上，且连接于摄像头；每个数据连接器还用于连接至图像分析设备4。具体而言，数据连接器21设置在摄像头31上且连接于摄像头31，数据连接器22设置在摄像头32上且连接于摄像头32，数据连接器21与数据连接器22分别连接至图像分析设备4；本实施例中，提供了通信模块2的一种实现方式，然实际中不限于此，本实施例对通信模块2的实现方式不作任何限制。

本实施方式中，头戴显示器5显示的第一图像与第二图像的图像大小由公式y＝f*tan(θ)确定；其中，f为头戴显示器5的光学系统的焦距，θ为头戴显示器5的光学系统的视角。测量时，图像分析设备4能够根据第一图像与第二图像测量出光学参数值，并且将测量出的光学参数值与标准光学参数值进行比较，从而输出测量结果。

较佳的，本实施方式中，如图6所示，支架1具有容置腔；容置腔的底壁形成有限位凹槽13；两个摄像头3均设置在底壁上；测量时，头戴显示器5放置于限位凹槽13中。

较佳的，本实施方式中，像质测量装置还包括测试台；支架1固定在测试台上；本实施例中，可以通过螺丝将支架1固定在测试台上，然实际中不限于此；将支架1固定在测试台上也就是说将像质测量装置固定在测试台上，从而有利于对头戴显示器5的像质测量。

本发明实施方式相对于第一实施方式而言，支架具有容置腔，容置腔的腔壁能够将两个摄像头与通信模块围挡起来，起到一定的对外界的抵挡作用，尽可能避免外界对两个摄像头的硬损伤。另外，本实施方式中通信模块包括两个数据连接器，即提供了通信模块的一种实现方式。另外，容置腔的底壁形成有限位凹槽，能够对头戴显示器起到限位作用，从而在测量时使得摄像头与头戴显示器之间的相对位置在限位作用下尽可能不受外界的影响。

本发明的第三实施方式涉及一种像质测量装置。第三实施方式在第二实施方式的基础上作出改进，主要改进之处在于：在本发明第三实施方式中，如图7所示，像质测量装置还包括两个调节机构6。

本实施方式中，如图7所示，每个摄像头通过一个调节机构设置在支架1上。具体而言，一个摄像头31通过一个调节机构61设置在支架1上，另一个摄像头32通过另一个调节机构62设置在支架1上。调节机构用于调节摄像头的位置以使摄像头的镜头位于头戴显示器5的对应入瞳区域，具体的，一个调节机构61用于调节一个摄像头31的位置以使摄像头31的镜头位于头戴显示器5的左眼入瞳区域，另一个调节机构62用于调节另一个摄像头32的位置以使摄像头32的镜头位于头戴显示器5的右眼入瞳区域。

本实施方式中，如图7所示，每个调节机构包括固定块6-1、第一滑动块6-2以及第二滑动块6-3。固定块6-1固定在容置腔的底壁，第一滑动块6-2可滑动的设置在固定块6-1上，第二滑动块6-3可滑动的设置在第一滑动块6-2上，一个摄像头固定在第二滑动块6-3上；调节时过程中，第一滑动块6-2能够带动对应的摄像头沿着固定块6-1的滑动方向滑动，第二滑动块6-3能够带动对应的摄像头沿着第一滑动块6-2的滑动方向滑动；本实施例提供了调节机构的一种实现方式，然实现中不限于此，本实施例对调节机构的实现方式不作任何限制。

本实施方式中，固定块6-1可以通过螺丝固定在容置腔的底壁。较佳的，本实施例中，可以预先在容置腔的底壁设置多个螺丝孔，从而固定块6-1可以根据需要固定在容置腔的底壁的不同位置。

实际上，本实施例也可以为在第一实施方式的基础上的改进方案。

本发明的实施例相对于第二实施方式而言，像质测量装置还包括两个调节机构，使得摄像头的镜头能够方便的调节至对应的入瞳位置(即光学设计位置)，使得像质测量装置能够适用于不同类型的头戴显示器，降低了成本。

本发明的第四实施方式涉及一种像质测量系统，应用于头戴显示器；像质测量系统包括图像分析设备与第一实施方式至第三实施方式中任意一实施方式中的像质测量装置。

本实施方式中，像质测量装置中的通信模块连接于图像分析设备；图像分析设备用于根据接收到的第一图像与第二图像输出头戴显示器的像质测量结果。

本发明实施方式相对于现有技术而言，像质测量系统包括本发明实施方式提供的像质测量装置，测量时，头戴显示器放置于支架上，一个摄像头位于左眼入瞳区域且用于采集头戴显示器显示的第一图像，另一个摄像头位于右眼入瞳区域且用于采集第二图像，通信模块将采集到的第一图像与第二图像传输至图像分析设备；即能够在线测量头戴显示器的光学系统的成像质量，测试结果客观且准确率较高，替代了现有技术中测试结果主观且准确率较低的人眼测试法；并且本发明实施例的像质测量装置能够满足头戴显示器大规模量产过程中快速测量的需求，提高了像质测量效率，从而提高了头戴显示器的产线产率和整机良率。

本发明的第五实施方式涉及一种像质测量方法，应用于第四实施方式中的像质测量系统；本实施方式的像质测量系统如图8所示，包括：

步骤101，通过两个摄像头分别采集第一图像与第二图像。

本实施方式中，图像分析设备控制两个摄像头，当两个摄像头启动后，通过两个摄像头分别采集头戴显示器显示的对应于左眼入瞳区域的第一图像与对应于右眼入瞳区域的第二图像。

步骤102，根据第一图像与第二图像输出头戴显示器的像质测量结果。

本发明的实施例相对于现有技术而言，通过两个摄像头采集头戴显示器显示的第一图像与第二图像，并且根据第一图像与第二图像输出像质测量结果；即在本发明实施例提供的像质测量方法中，该方法应用于本发明实施例提供的像质测量系统，能够在线测量头戴显示器的光学系统的成像质量，测试结果客观且准确率较高，替代了现有技术中测试结果主观且准确率较低的人眼测试法；并且本发明实施例的像质测量方法能够满足头戴显示器大规模量产过程中快速测量的需求，提高了像质测量效率，从而提高了头戴显示器的产线产率和整机良率。

下面对本实施方式的像质测量方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

本实施方式提供了根据第一图像与第二图像输出像质测量结果的一种具体实现方式，如图9所示，即步骤102包括以下子步骤：

子步骤1021，根据第一图像与第二图像计算出头戴显示器的像质参数值。

本实施方式中，像质参数值至少包括头戴显示器的畸变值、相对照度值以及鬼像值；然实际中不限于此，例如像质参数值还可以包括调制传递函数(MTF)。本实施例中，鬼像值用于表征透镜表面反射而在光学系统焦面附近产生的附加像的亮度，附加像的亮度一般较暗且附加像与原像错开，在成像光学系统中，鬼像严重影响成像质量。

子步骤1022，判断像质参数值是否在预设的参数值范围内；若是，进入步骤1023，否则进入步骤1024。

本实施方式中，可以将像质参数值与预设的参数值范围的边界值进行比较，如果像质参数值大于或等于参数值范围的最小边界值且小于或等于参数值范围的最大边界值，则可以判断出像质参数值是否在预设的参数值范围内；然实际中不限于此，本实施例对像质参数值是否在参数值范围内的判断方式不作任何限制。

在一个例子中，畸变值的预设参数值范围为大于或等于0且小于或等于5％，相对照度值预设参数值范围为大于或等于70％，鬼像值的预设参数范围为大于或等于0且小于或等于5％，计算出的畸变值为3％，相对照度值为85％，鬼像值为3％。显然，畸变值3％大于最小边界值0且小于最大边界值5％，判定畸变值在预设的参数值范围内；相对照度值85％大于最小边界值70％，判定相对照度值在预设的参数值范围内；鬼像值3％大于最小边界值0且小于最大边界值5％；因此，判定计算出的像质参数值在预设的参数值范围内。然这里只是示例性说明，实际中不限于此。

子步骤1023，输出合格的像质测试结果。

本实施方式中，当像质参数值在参数值范围内时，输出合格的像质测试结果。具体的，可以采用文字显示的方式将合格的像质测试结果显示在图像分析设备的显示屏上，也可以采用语音方式输出合格的像质测试结果；然实际中不限于此，本实施例对此像质测试结果的输出方式不作任何限制。

子步骤1024，输出不合格的像质测试结果。

本实施方式中，当像质参数值在参数值范围之外时，输出不合格的像质测试结果。不合格的像质测量结果的输出方式可以参见步骤1021中的具体说明，在此不再赘述。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种像质测量装置，应用于包括左眼入瞳区域与右眼入瞳区域的头戴显示器；其特征在于，所述像质测量装置包括：支架、通信模块以及两个摄像头；

两个所述摄像头均设置在所述支架上，所述通信模块连接于两个所述摄像头且用于连接至一图像分析设备；

测量时，所述头戴显示器放置于所述支架上且用于显示对应于所述左眼入瞳区域的第一图像与对应于所述右眼入瞳区域的第二图像，一个所述摄像头的镜头位于所述左眼入瞳区域且用于采集所述第一图像，另一个所述摄像头的镜头位于所述右眼入瞳区域且用于采集所述第二图像；所述通信模块用于将采集到的所述第一图像与所述第二图像传输至所述图像分析设备。

2.根据权利要求1所述的像质测量装置，其特征在于，所述支架具有容置腔；

所述容置腔的底壁包括第一区域与第二区域；两个所述摄像头均设置在所述第一区域；

测量时，所述头戴显示器放置于所述第二区域。

3.根据权利要求1所述的像质测量装置，其特征在于，所述支架具有容置腔；

所述容置腔的底壁形成有限位凹槽；两个所述摄像头均设置在所述底壁上；

测量时，所述头戴显示器放置于所述限位凹槽中。

4.根据权利要求1所述的像质测量装置，其特征在于，所述像质测量装置还包括两个调节机构；

每个所述摄像头通过一个所述调节机构设置在所述支架上；所述调节机构用于调节所述摄像头的位置以使所述摄像头的镜头位于所述头戴显示器的对应入瞳区域。

5.根据权利要求1所述的像质测量装置，其特征在于，所述通信模块包括两个数据连接器；

每个所述数据连接器设置在一个所述摄像头上，且连接于所述摄像头；

每个所述数据连接器还用于连接至所述图像分析设备。

6.根据权利要求1所述的像质测量装置，其特征在于，所述像质测量装置还包括测试台；

所述支架固定在所述测试台上。

7.根据权利要求1所述的像质测量装置，其特征在于，所述头戴显示器显示的所述第一图像与所述第二图像的图像大小由公式y＝f*tan(θ)确定；其中，f为所述头戴显示器的光学系统的焦距，θ为所述头戴显示器的光学系统的视角。

8.一种像质测量系统，应用于头戴显示器；其特征在于，所述像质测量系统包括图像分析设备与权利要求1至7中任意一项所述的像质测量装置；

所述像质测量装置中的所述通信模块连接于所述图像分析设备；

所述图像分析设备用于根据接收到的所述第一图像与所述第二图像输出所述头戴显示器的像质测量结果。

9.一种像质测量方法，其特征在于，应用于权利要求8中的所述像质测量系统；所述像质测量方法包括：

通过两个所述摄像头分别采集所述第一图像与所述第二图像；

根据所述第一图像与所述第二图像输出所述头戴显示器的像质测量结果。

10.根据权利要求9所述的像质测量方法，其特征在于，所述根据所述第一图像与所述第二图像输出所述头戴显示器的像质测量结果，具体包括：

根据所述第一图像与所述第二图像计算出所述头戴显示器的像质参数值；所述像质参数值至少包括所述头戴显示器的畸变值、相对照度值以及鬼像值；

判断所述像质参数值是否在预设的参数值范围内；

当所述像质参数值在所述参数值范围内时，输出合格的像质测试结果；

当所述像质参数值在所述参数值范围之外时，输出不合格的像质测试结果。