CN107941463B - 头戴设备水平缺陷检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种头戴设备水平缺陷检测方法及系统，所述方法先检测处于水平状态下待测头戴设备的重力加速度测量值，再根据重力加速度测量值确定标准参考状态以及待测头戴设备相对于标准参考状态的俯仰角和翻滚角，最后判断俯仰角和翻滚角是否超出最大允许偏角范围，生成检测结果。与现有技术相比，本申请提供的头戴设备水平缺陷检测方法，可以利用头戴设备内置的传感器判断水平缺陷，无需外接精密的传感器设备以及进行复杂的数据处理，能够大大提高检测效率；并且能够实现对待测头戴设备的不同初始状态进行检测，避免固定误差对检测过程的影响，解决传统检测方法检测结果不准确的问题。

Description

头戴设备水平缺陷检测方法及系统

技术领域

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种头戴设备水平缺陷检测方法及系统。

背景技术

头戴设备，是指佩戴于用户头部，能够为用户双眼发送光学信号的设备，包括虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备、增强现实设备、游戏设备等。其中，虚拟现实设备因能够为佩戴者带来强烈的沉浸感而广泛流行。虚拟现实设备，例如采用专利号为US20170017078B公开技术方案中的光学组件所制作的VR眼镜，内置独立的屏幕，可以将VR资源呈现给佩戴者的左右眼，形成虚拟现实影像。头戴设备还内置用于检测佩戴者头部方位参数的传感器。

典型的头戴设备在实际使用中，传感器将检测到的方位参数传输至处理器，处理器根据方位参数调整VR影像，在屏幕进行显示。因此，传感器检测的方位参数直接影响屏幕中显示的画面。理想状态下，头戴设备在初始状态时，内部的传感器应处于零位。然而由于制造上误差，许多头戴设备在组装完成后，不能保证在初始状态下，内置的传感器处于零位，进而造成在使用中，显示在屏幕中的画面是倾斜的，影响观看体验。为了判断头戴设备在组装完成后，可能存在的水平失准缺陷，实际生产过程中，常预先对头戴设备进行检测。

现有的检测方法中，通过固定头戴设备，使其处于水平状态，并且在头戴设备的屏幕上显示测试影像，通过检查屏幕中的影像倾斜的倾斜程度，以此来判断头戴设备是否存在水平缺陷。但这种方法在检测过程中由于VR眼镜上的屏幕面积很小，很难精确判断显示影像的倾斜程度，造成检测结果不准确。并且，为了使头戴设备处于初始状态，现有方法在检测过程中，头戴设备是始终处于静止，不仅不符合实际佩戴情况，而且容易在固定头戴设备时对水平状态作出错误判断，使检测结果不准确。

发明内容

本申请提供了一种头戴设备水平缺陷检测方法及系统，以解决传统检测方法检测结果不准确的问题。

一方面，本申请提供一种头戴设备水平缺陷检测方法，包括：

将待测头戴设备固定在检测装置上，所述待测头戴设备内置重力传感器；

通过所述重力传感器获取所述待测头戴设备在稳定测量周期内，测得的重力加速度测量值，所述稳定测量周期为待测头戴设备在检测装置上处于水平状态所维持的时间；

根据所述重力加速度测量值确定标准参考状态，所述标准参考状态包括空间直角坐标系；

根据所述重力加速度测量值，确定所述待测头戴设备相对于标准参考状态的俯仰角和翻滚角；

判断所述俯仰角和所述翻滚角是否超出最大允许偏角范围，生成检测结果。

可选的，所述根据所述重力加速度测量值确定标准参考状态包括：

根据所述重力加速度测量值确定所述头戴设备的重力中心点；

以所述重力中心点为原点，建立空间直角坐标系，所述空间直角坐标系包括在所述原点处相互垂直的横轴，纵轴和竖轴；

在所述横轴，纵轴和竖轴中，确定其中一个轴线的方向为重力轴，所述重力轴与标准重力方向重合。

可选的，在所述横轴，纵轴和竖轴中确定其中一个轴线的方向为重力轴的步骤中：

选择所述空间直角坐标系中的竖轴为重力轴。

可选的，所述根据所述重力加速度测量值，确定所述待测头戴设备相对于标准参考状态的俯仰角和翻滚角包括：

确定所述重力加速度测量值在所述空间直角坐标系各轴上的重力加速度分量；

根据所述重力加速度分量及以下公式确定所述俯仰角和所述翻滚角：

所述俯仰角p＝arcsin(-ax)；

所述翻滚角γ＝arctan2(ay，az)；

式中，ax为所述横轴上的重力加速度分量，ay为所述纵轴上的重力加速度分量，az为所述竖轴上的重力加速度分量。

可选的，所述通过所述重力传感器获取所述待测头戴设备在稳定测量周期内，测得的重力加速度测量值包括：

通过所述重力传感器获取固定在所述检测装置上的所述待测头戴设备，静止状态下测得的重力加速度测量值；或者，

通过所述重力传感器获取固定在所述检测装置上的所述待测头戴设备，随所述检测装置匀速转动状态下任意一点的重力加速度测量值。

可选的，在所述通过所述重力传感器获取所述待测头戴设备在稳定测量周期内，测得的重力加速度测量值之前还包括判断所述检测装置的水平状态；

所述判断所述检测装置的水平状态包括：

转动所述检测装置的动平台，使所述动平台带动所述头戴设备转动预设测试角度，所述预设测试角度大于180度；

获取两个在同一直径线的位置点上重力加速度测量值；

判断两个重力加速度测量值差值是否在预设误差范围内；

如果两个重力加速度测量值差值未超出在预设误差范围，则检测装置水平状态合格；

如果两个重力加速度测量值差值超出在预设误差范围，对检测装置进行调整，重复上述步骤直到合格。

可选的，在所述通过所述重力传感器获取所述待测头戴设备在稳定测量周期内测得的重力加速度测量值之前还包括判断所述检测装置的水平状态；

所述判断所述检测装置的水平状态包括：

转动所述检测装置的动平台，使所述动平台带动所述头戴设备转动预设测试角度，所述预设测试角度大于180度；

获取至少三个位置点的重力加速度测量值，三个所述位置点中至少有一个位置点与其他位置点处于同一直径线的不同侧；

判断任意两个重力加速度测量值差值是否在预设误差范围内；

如果任意两个重力加速度测量值差值未超出在预设误差范围，则检测装置水平状态合格；

如果任意两个重力加速度测量值差值超出在预设误差范围，对检测装置进行调整，重复上述步骤直到合格。

可选的，所述方法还包括：

如果所述俯仰角和所述翻滚角均未超出最大允许偏角范围，将所述俯仰角和所述翻滚角作为补偿偏角保存，并发送至所述待测头戴设备内置的寄存器中；根据所述补偿偏角对实时方位数据进行补偿，生成补偿方位数据，并以补偿方位数据显示影像。

可选的，根据所述补偿偏角对实时方位数据进行补偿，生成补偿方位数据，并以补偿方位数据显示影像的步骤包括：

获取所述补偿偏角以及按照设定频率获取所述头戴设备的实时方位数据，所述实时方位数据还包括根据头戴设备内置传感器检测的重力加速度测量值得到的实时俯仰角和实时翻滚角；根据所述补偿偏角生成校准俯仰角和校准翻滚角，使用所述校准俯仰角和所述校准翻滚角对所述实时俯仰角和实时翻滚角进行补偿运算，生成补偿方位数据；根据所述补偿方位数据生成影像数据，显示在所述头戴设备的屏幕。

另一方面，本申请还提供一种头戴设备水平缺陷检测系统，包括检测装置、存储器和处理器；

所述检测装置包括静平台和动平台以及设置在所述动平台上的夹具，所述夹具用于固定头戴设备，使所述头戴设备处于水平状态，所述动平台能相对静平台转动，用于带动所述头戴设备转动预设角度；所述处理器被配置为：

接收所述待测头戴设备内置重力传感器测得的所述待测头戴设备在稳定测量周期内，测得的重力加速度测量值，所述稳定测量周期为待测头戴设备在检测装置上处于水平状态所维持的时间；

根据所述重力加速度测量值确定标准参考状态，所述标准参考状态包括空间直角坐标系；

根据所述重力加速度测量值，确定所述待测头戴设备相对于标准参考状态的俯仰角和翻滚角；

判断所述俯仰角和所述翻滚角是否超出最大允许偏角范围，生成检测结果。

由以上技术方案可知，本申请提供一种头戴设备水平缺陷检测方法及系统，用于通过头戴设备内置的传感器检测头戴设备是否存在水平缺陷。所述方法首先检测处于水平状态下待测头戴设备的重力加速度测量值，再根据重力加速度测量值确定包括空间直角坐标系的标准参考状态，再根据重力加速度测量值，确定待测头戴设备相对于标准参考状态的俯仰角和翻滚角，最后判断俯仰角和翻滚角是否超出最大允许偏角范围，生成检测结果，以此确定待测头戴设备是否存在水平缺陷。

与现有技术相比，本申请提供的头戴设备水平缺陷检测方法，可以利用简单的检测装置和头戴设备内置的传感器直接判断水平缺陷，无需外接精密的传感器设备以及进行复杂的数据处理，能够大大提高检测效率；同时，针对不同的待测头戴设备设置不同的标准参考状态，并且能够实现对待测头戴设备的不同初始状态进行检测，避免固定误差对检测过程的影响，因此解决了传统检测方法检测结果不准确的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种头戴设备水平缺陷检测方法流程示意图；

图2为本申请实施例中确定标准参考状态的流程示意图；

图3为本申请一个实施例中检测装置水平状态的流程示意图；

图4为本申请另一个实施例中检测装置水平状态的流程示意图；

图5为本申请实施例中补偿显示画面的流程示意图；

图6为本申请实施例中矫正画面的流程示意图；

图7为本申请提供的一种头戴设备水平缺陷检测系统结构示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

本申请提供的技术方案中，头戴设备的水平缺陷是指由于制造或装配误差，或者芯片本身存在的缺陷而造成的，头戴设备在水平初始状态时，出现传感器偏离初始零位的缺陷。对于头戴设备，特别是虚拟现实设备，水平缺陷会对成像效果造成影响。根据使用方式，头戴设备中能够影响显示效果的水平缺陷一般包括两种情况，即在竖直方向上偏离初始零位，以及在水平方向上偏离初始零位。这两个方向上的偏离会使头戴设备在正常佩戴下显示的画面是倾斜的，影响用户佩戴过程中。而在纵深方向上的偏离对成像的影响较小，因此在本申请中，将能够影响成像效果的两个偏角分别称为俯仰角和翻滚角，即在竖直方向上偏离初始零位的角度称为俯仰角，在水平方向上偏离初始零位的角度称为翻滚角。

参见图1，为一种头戴设备水平缺陷检测方法的流程示意图，本申请提供的检测方法，包括：

S101：将待测头戴设备固定在检测装置上，所述待测头戴设备内置重力传感器；

S102：通过重力传感器获取待测头戴设备在稳定测量周期内，测得的重力加速度测量值，所述稳定测量周期为待测头戴设备在检测装置上处于水平状态所维持的时间；

S103：根据重力加速度测量值确定标准参考状态，所述标准参考状态包括空间直角坐标系；

S104：根据重力加速度测量值，确定待测头戴设备相对于标准参考状态的俯仰角和翻滚角；

S105：判断俯仰角和翻滚角是否超出最大允许偏角范围，生成检测结果。

对于步骤S101，在进行头戴设备的水平缺陷检测过程中，要先将待测头戴设备固定在检测装置上，并完成连线。本申请提供的技术方案中，待检测头戴设备通过数据连接线连接具有数据处理功能的设备上，所使用的数据处理设备至少包括处理器和存储器，利用数据处理设备来对检测的数据进行处理和计算，判断头戴设备的水平缺陷。为了更直观的观察判断结果，数据处理设备中还可以具有显示功能，显示检测结果数据以及提示用户头戴设备存在的水平缺陷情况，便于操作者了解缺陷情况。

本实施例中，检测装置是指能够将头戴设备固定为水平状态的装置或夹具。本申请中所提到的水平状态，是指头戴设备在佩戴过程中的自然状态，即理论上头戴设备内置重力传感器的初始重力加速度方向，与头戴设备的实际重力方向相同，都是竖直向下的。对于大多数头戴设备而言，其自然状态就是使头戴设备内部的重力传感器处于水平，不向任何方向偏转，相应的，头戴设备整体也处于水平状态。以VR眼镜为例，眼镜的后壳是保持竖直的，并且眼镜的水平顶部是水平的。因此，固定VR眼镜的检测装置可以通过夹持工具或固定槽等结构，将VR眼镜的放置形态和放置位置进行固定，使VR眼镜的后壳保持竖直，且顶部中框保持水平。

为了不影响到检测结果的准确性，在实际使用中，检测装置要保持稳定，例如，用于固定头戴设备的平台要保持水平。并且检测装置还可以在保证头戴设备处于水平状态的同时，可以带动头戴设备移动或转动，调整头戴设备到不同的位置和形态，以便从多个方位上检测水平缺陷。

对于步骤S102，在将头戴设备固定在检测装置上以后，打开头戴设备，使其正常工作，通过数据连接线连接数据处理设备，数据处理设备通过重力传感器获取待测头戴设备在稳定测量周期内，测得的重力加速度测量值。在本申请提供的技术方案中，稳定测量周期是指待测头戴设备在检测装置上处于水平状态所维持的时间，当然，本申请中，稳定测量周期应在所有准备工作进行完毕，打开头戴设备，并且数据传输稳定后开始算起，即在稳定测量周期对应的时间内，头戴设备一直保持水平状态。本实施例中，可以设置多个稳定测量周期，每个测量周期内确定至少一个重力加速度测量值，最后将测得的多个重力加速度测量值取平均值，作为实际进行数据计算的加速度测量值数据。

对于步骤S103，在获取到重力加速度测量值后，根据重力加速度测量值确定标准参考状态。本实施例中，标准参考状态是根据重力加速度的测量值以及头戴设备内置传感器的零位状态确定的参考体系，在标准参考状态中应至少包括能够反映空间内各点位置的空间直角坐标系。标准参考状态可以通过数据处理设备的显示模块进行显示，为用户呈现直观的体验。为了在实际检测过程中，更加准确的发现头戴设备中存在的水平缺陷，本申请提供的技术方案中，建立的标准参考状态应该尽量接近绝对零位的状态，保证准确的水平和竖直状态。

本实施例中，标准参考状态包括根据重力加速度测量值建立的空间直角坐标系，空间直角坐标系可以显示在，数据处理设备的检测输出窗口上，根据建立的空间直角坐标系可以直接判断检测的重力加速度测量值相对于水平或竖直方向的偏转角度，进而判断头戴设备是否存在水平缺陷。

进一步地，如图2所示，在本申请的部分实施例中，确定标准参考状态的步骤还包括以下步骤：

S1031：根据重力加速度测量值确定头戴设备的重力中心点；

S1032：以重力中心点为原点，建立空间直角坐标系，空间直角坐标系包括在原点处相互垂直的横轴，纵轴和竖轴；

S1033：在横轴，纵轴和竖轴中，确定其中一个轴线的方向为重力轴，重力轴与标准重力方向重合。

由上述步骤可以看出，在确定标准参考状态的空间直角坐标系时，需要确定坐标系的原点，和其中一个坐标轴的方向即可确定出头戴设备的俯仰角和翻滚角。例如，在标准参考状态中所建立的空间直角坐标系OXYZ，其中O代表坐标系原点，X代表水平方向的横轴，Y代表纵深方向的纵轴，Z代表竖直方向的竖轴，显然，X、Y、Z三个轴在原点O处相互垂直。为了便于计算和显示，本实施例中，以重力中心点为空间直角坐标系的原点O，并选择其中一个坐标轴的方向与标准重力方向重合。应该理解为，由于测试地点以及用户使用都是在地球上，由于受整个地球的惯性影响，这里的确定标准参考状态的空间直角坐标系时，也可以直接采用地心坐标系，以及东北天导航坐标系，只要确定PCB板的重力方向与其中的一个坐标轴重合即可。

在本申请的部分实施例中，选择代表竖直方向的竖轴Z与标准重力方向重合，这样可以使建立的空间直角坐标系与现实空间环境相符，便于显示检测到的重力加速度测量值，避免后续进行繁琐的转换运算。进一步的，在确定了竖轴Z以后，还应确定其他坐标轴的方向，为了更直观的生成检测结果，可以选择与头戴设备顶部长边平行的方向为横轴X，选择垂直于后壳平面的方向为纵轴Y。

对于步骤S104：在确定了标准参考系以后，根据重力加速度测量值，确定待测头戴设备相对于标准参考状态的俯仰角和翻滚角，进一步地，在本申请提供的技术方案中，通过以下方式确定俯仰角和翻滚角。

先确定重力加速度测量值在空间直角坐标系各轴上的重力加速度分量；再根据重力加速度分量及以下公式确定俯仰角和翻滚角：

俯仰角p＝arcsin(-ax)；

翻滚角γ＝arctan2(ay，az)；

式中，ax为横轴上的重力加速度分量，ay为纵轴上的重力加速度分量，az为竖轴上的重力加速度分量。

应当说明的是，在步骤S104中确定的俯仰角和翻滚角，根据偏转的方向不同可能存在正负两种情况，因此在进行数值计算时，不仅要考虑偏转角度的大小还要考虑偏转方向对于实际佩戴体验的影响。例如，在佩戴虚拟现实设备时，佩戴者的头部容易前倾，因此俯仰角中向前的方向上允许的偏差范围可以更大。而在考虑制造工艺上对水平缺陷的影响时，主要考虑偏转角度大小的影响，此时确定的俯仰角和翻滚角可以取绝对值作为判断的依据。

对于步骤S105：在确定了头戴设备相对于标准参考状态的俯仰角和翻滚角后，根据预设的最大允许偏差范围，判断俯仰角和翻滚角是否超出最大允许偏角范围，生成检测结果。本实施例中，预设的最大允许偏差范围可以根据实际使用场景和头戴设备的类型进行设定，例如，对于轻薄的VR眼镜，其在佩戴过程中眼睛对于虚拟现实影像的感受较直观，略微的偏差也极容易被发现，因此最大允许的偏角范围可以设定的较小；而对于头戴游戏设备，其在佩戴时经常需要大幅度的移动位置，较小的偏差会随着动态影像而难于发现，不会对观影效果产生影响，因此最大允许偏角范围可以设置的较大。

在本申请提供的技术方案中，头戴设备的水平缺陷允许偏差范围可以进一步划分为不同的等级，例如，无需补偿级、可补偿级以及不可补偿级三个等级。如果检测确定的俯仰角和翻滚角都未超出无需补偿级对应的偏角范围，则说明头戴设备内置的传感器基本不存在水平缺陷，佩戴当前头戴设备不会出现较大的画面倾斜问题。如果检测确定的俯仰角和翻滚角超出无需补偿级对应的偏角范围，但未超出可补偿级对应的偏角范围，则说明被检测的头戴设备存在一定的水平缺陷，但可以通过补偿算法，通过软件方式对显示画面进行校正。如果检测确定的俯仰角和翻滚角超出可补偿级对应的偏角范围，即处于不可补偿级，则说明头戴设备存在较明显的水平缺陷，并且通过软件补偿的方式并不能校正显示画面。

对于处在不可补偿级的被检测头戴设备，造成较明显的水平缺陷的原因可能是由于装配过程中存在较大的误差，或者安装的传感器芯片本身存在明显缺陷，以及安装芯片的PCB板存在着较大的工艺缺陷等。为了进一步判断造成缺陷的原因，在进行头戴设备缺陷检测之前还可以事先对芯片或PCB板进行质检，如果芯片本身不存在缺陷，且PCB板也不存在缺陷，则说明是PCB板在装配过程中出现了误差，或者头戴设备用于固定PCB板的外壳存在缺陷，因此需要对存在缺陷的头戴设备进行重新装配，或更换外壳，并再次进行调试，直到其俯仰角和翻滚角都控制在可补偿级对应的最大允许偏角范围内。

由于被检测的头戴设备应保证俯仰角和翻滚角都不能超出最大允许偏角范围，才能确定被检测的头戴设备为合格产品。因此，在预设最大允许偏角范围时，要分别预设俯仰角允许偏角范围和翻滚角允许偏角范围，这两个偏角范围可以相同，但由于头戴设备内部结构和应用场景的不同，对于俯仰角和翻滚角的要求也不同，因此在多数情况下，俯仰角和翻滚角应该分别设置。示例的，由于VR眼镜前后偏移对于画面观看效果的影响较小，而左右偏转对画面观看效果的影响较大，因此俯仰角的最大允许范围可以设置的范围更宽，而翻滚角允许范围则应限制的更加严格。

在一种技术方案中，对于步骤S102，通过重力传感器获取待测头戴设备在稳定测量周期内，测得的重力加速度测量值还可以进一步包括以下方面：

通过重力传感器获取固定在检测装置上的待测头戴设备，静止状态下测得的重力加速度测量值；或者，

通过重力传感器获取固定在检测装置上的待测头戴设备，随检测装置匀速转动状态下，任意一点的重力加速度测量值。

对于静止状态，本申请提供的技术方案中，将待测头戴设备固定在检测装置上以后，直接进行上述检测步骤即可，为了使获得的结果更加准确，还可以进一步重复检测过程，根据多次检测得到的俯仰角和翻滚角，分别得到平均值，再根据平均俯仰角和平均翻滚角判断被检测的头戴设备是否存在水平缺陷。

进一步地，为了避免头戴设备固定位置对检测结果的影响，除进行单一位置的重复检测外，还需要在多个位置进行重复检测，在多个位置上分别检测出俯仰角和翻滚角，如果多个位置上的俯仰角和翻滚角都未超出最大允许偏角范围，则判定被检测的头戴设备不存在水平缺陷。

但如果进行多次重复检测，则每一次重复过程都需要进行安装、固定、调试等过程，数据处理和操作过程都比较繁琐。因此在本申请的部分实施例中，直接通过检测装置的动平台带动被检测头戴设备在水平方向进行匀速旋转，使头戴设备至少旋转一周。再通过数据处理设备，在旋转过程中按设定的频率接收检测数据，从而确定旋转过程中各位置上的俯仰角和翻滚角，最后再通过对比各位置上的俯仰角和翻滚角，确定在整个旋转过程中最大的俯仰角和翻滚角，以及最大的俯仰角和翻滚角是否超出允许偏角范围。本实施例通过匀速旋转的方式，使头戴设备在检测过程中处于水平方向上的更多位置，避免固定位置对检测结果产生影响的同时，使检测过程更简便，也进一步减少了数据处理量，提高效率。

进一步地，由于在实际检测过程中，检测平台要尽量使被检测头戴设备处于水平状态，因此检测平台要保证处于相对水平的状态。但在实际检测过程中，由于放置偏差等原因，检测装置上的平台往往不能保证准确的水平状态，即检测平台本身就处于一种不水平的状态，这样的检测设备在固定待检测设备后，会使待检测设备失去水平状态，进而对检测结果造成影响。因此，在本申请提供的部分实施例中，步骤S102之前还包括判断检测装置的水平状态；如图3所示，判断检测装置的水平状态包括以下步骤：

S201：转动检测装置的动平台，使动平台带动头戴设备转动预设测试角度，所述预设测试角度大于180度；

S202：获取两个在同一直径线的位置点上重力加速度测量值；

S203：判断两个重力加速度测量值差值是否在预设误差范围内；

S204：如果两个重力加速度测量值差值未超出在预设误差范围，判断检测装置水平状态合格；

S205：如果两个重力加速度测量值差值超出在预设误差范围，对检测装置进行调整，重复上述步骤直到合格。

通过上述步骤，可以根据同一条直径线上的两个位置点之间的重力加速度测量值，之间的差值确定检测装置中的动平台是否维持在水平状态。本实施例中，直径线是指同时通过用于检测的位置点和动平台圆心之间的连线。可见，同一条直径线上的两个位置点，相对于检测装置中动平台的圆心对称。如果平台是水平的，则分别在两个位置点上测量的重力加速度值的方向应该是一致的，即使受到检测误差的影响，两个重力加速度之间的方向偏差也不能过大，因此，本实施例中，通过上述方式判断检测装置的水平状态，如果发现水平情况不满足要求，则调整检测装置内置的调平部件，直到两个位置点上的检测结果差值在合理范围内，以此来避免检测装置的放置误差对检测结果的影响。

在一种技术方案中，如图4所示，在步骤S102之前还包括另一种判断检测装置的水平状态的方式；检测装置的水平状态包括：

S301：转动检测装置的动平台，使动平台带动头戴设备转动预设测试角度，所述预设测试角度大于180度；

S302：获取至少三个位置点的重力加速度测量值，三个位置点中至少有一个位置点与其他位置点处于同一直径线的不同侧；

S303：判断任意两个重力加速度测量值差值是否在预设误差范围内；

S304：如果任意两个重力加速度测量值差值未超出在预设误差范围，则检测装置水平状态合格；

S305：如果任意两个重力加速度测量值差值超出在预设误差范围，对检测装置进行调整，重复上述步骤直到合格。

本实施例与上述实施例的区别在于，本实施例中，将检测装置的动平台转动预设测试角度的过程中，获取至少三个位置点的重力加速度测量值，并且这三个位置点中应至少有一个位置点与其他位置点处于同一直径线的不同侧，即三个位置点不在同一直线且不在同一个半圆内。通过不在同一直线上的三点可以确定一个平面，而如果这三个点不在同一侧的半圆内，则可以确定整个动平台的平面。因此，在本实施例中，通过检测这三个位置点上的重力加速度测量值，再通过对比所检测的测量值相互之间的差值，判断检测平台的水平状态是否合格，如果不合格，再通过调平部件对检测装置进行调整，使整个检测装置处于水平状态。通过对上述三个位置点上的平台状态进行检测以及调整，相对于两个位置点和静止状态的检测结果更加准确，从而保证整个检测装置的动平台保持更好的水平状态。

进一步的，在本实施例中，为了避免存在水平缺陷的头戴设备对调平过程的影响，本实施例所采用的头戴设备可以是，确定不存在水平缺陷的同一型号头戴设备，使用不存在水平缺陷的头戴设备对平台进行调平后，再使用调平后的检测装置，检测其他待检测头戴设备的水平缺陷。由于虚拟现实娱乐中会涉及很多场景的倾斜，以及场景的变换多样，用户在沉浸娱乐中，往往忘记自己的所处当前界面是倾斜还是正常，为了避免这种情况，会把确定标准参考状态的空间直角坐标系或者校正后的水平角度显示在用户的当前使用界面中，便于用户可以很容易知道自己当前的状态是否发生倾斜。

在本申请的部分实施例中，当检测得到的俯仰角和翻滚角未超出最大允许偏角范围时，虽然被检测头戴设备的水平缺陷已经控制在了合理的范围内，但为了使显示的结果不影响观看体验，还可以通过补偿算法对显示的画面进行校正，减少头戴设备的水平缺陷对画面显示效果的影响，如图5所示，具体的数据处理过程如下：

S401：如果俯仰角和翻滚角均未超出最大允许偏角范围，将俯仰角和翻滚角作为补偿偏角保存，并发送至待测头戴设备内置的寄存器中；

S402：根据补偿偏角对实时方位数据进行补偿，生成补偿方位数据，并以补偿方位数据显示影像。

由以上步骤可知，如果通过检测得到的俯仰角和翻滚角超出无需补偿级对应的偏角范围，但未超出可补偿级对应的偏角范围，即可以通过软件算法对偏角范围进行补偿。本实施例中，在判断俯仰角和翻滚角未超出最大允许偏角范围以后，将测得的俯仰角和翻滚角进行保存。为了使每个头戴设备的俯仰角和翻滚角与设备本身对应，本申请提供的技术方案中，可以将俯仰角和翻滚角发送至头戴设备内置的寄存器中进行保存，当头戴设备在实际使用时，由计算机或内置处理器调用，从而对显示的画面进行校正。进一步地，如图6所示，画面校正过程包括如下步骤：

S4021：获取补偿偏角以及按照设定频率获取头戴设备的实时方位数据，实时方位数据还包括根据头戴设备内置传感器检测的重力加速度测量值得到的实时俯仰角和实时翻滚角；

S4022：根据补偿偏角生成校准俯仰角和校准翻滚角，使用校准俯仰角和校准翻滚角对实时俯仰角和实时翻滚角进行补偿运算，生成补偿方位数据；

S4023：根据补偿方位数据生成影像数据，显示在头戴设备的屏幕。

由以上步骤可知，在头戴设备的实际佩戴过程中，计算机或内置的处理器先获取保存在寄存器中的补偿偏角，本实施例中所提到的补偿偏角包括头戴设备在水平缺陷检测过程中得到的俯仰角和翻滚角；再通过接收的实时方位数据确定实时俯仰角和实时翻滚角；再将每次接收的实时俯仰角和实时翻滚角，与补偿偏角之间进行补偿运算，生成补偿方位数据，最后根据补偿方位数据生成显示画面对应的影像数据，显示在头戴设备的屏幕中。通过上述技术方案，可以在头戴设备不存在严重的水平缺陷时，通过软件的方式对显示的画面进行校正，避免对头戴设备进行再次装配，减少了繁琐的装配工艺，同时通过软件的方式进行校正还能相对于重新装配获得更好的校正效果，提高画面的显示质量。

基于上述头戴设备的水平缺陷检测方法，如图7所示，本申请还提供一种头戴设备水平缺陷检测系统，包括检测装置、存储器和处理器；

检测装置包括静平台1和动平台2以及设置在动平台2上的夹具3，夹具3用于固定头戴设备5，使头戴设备5处于水平状态，动平台2能相对静平台1转动，用于带动头戴设备5转动预设角度；处理器和存储器内置在数据处理设备7中，通过数据连接线6与头戴设备5建立通信。处理器被配置为：接收待测头戴设备内置重力传感器测得的待测头戴设备在稳定测量周期内，测得的重力加速度测量值，稳定测量周期为待测头戴设备在检测装置上处于水平状态所维持的时间；根据重力加速度测量值确定标准参考状态，标准参考状态包括空间直角坐标系；根据重力加速度测量值，确定待测头戴设备相对于标准参考状态的俯仰角和翻滚角；判断俯仰角和翻滚角是否超出最大允许偏角范围，生成检测结果。

在本申请提供的头戴设备水平检测系统中，通过检测装置将待检测的头戴设备固定，处于水平状态，以便检测待测头戴设备内置传感器在水平状态下的重力加速度测量值。处理器接收头戴设备内置传感器测量的重力加速度测量值，并根据重力加速度测量值判断头戴设备的俯仰角和翻滚角。本申请提供的技术方案中，处理器可以是头戴设备内置的处理器，也可以是通过数据连接线与头戴设备建立通信的数据处理设备内置的处理器，具体的处理器类型应与头戴设备的类型相对应。本申请中所提到的数据处理设备是指带有处理器和存储器的智能终端设备，如计算机、服务器等，为了快速进行数据的处理计算，以及便于显示水平缺陷的检测结果，本实施例中，使用计算机作为数据处理设备，并通过计算机的显示器对检测结果进行显示。

以上实施例中，不仅局限于虚拟现实设备，还可应用于任何头戴设备，且所述头戴设备具体包括但不限于虚拟现实设备、增强现实设备、游戏设备、移动计算设备以及其它可穿戴式计算机等。

由以上技术方案可知，本申请提供一种头戴设备水平缺陷检测方法及系统，用于通过头戴设备内置的传感器检测头戴设备是否存在水平缺陷。方法首先检测处于水平状态下待测头戴设备的重力加速度测量值，再根据重力加速度测量值确定包括空间直角坐标系的标准参考状态，再根据重力加速度测量值，确定待测头戴设备相对于标准参考状态的俯仰角和翻滚角，最后判断俯仰角和翻滚角是否超出最大允许偏角范围，生成检测结果，以此确定待测头戴设备是否存在水平缺陷。

与现有技术相比，本申请提供的头戴设备水平缺陷检测方法，可以利用简单的检测装置和头戴设备内置的传感器直接判断水平缺陷，无需外接精密的传感器设备以及进行复杂的数据处理，能够大大提高检测效率；同时，针对不同的待测头戴设备设置不同的标准参考状态，并且能够实现对待测头戴设备的不同初始状态进行检测，避免固定误差对检测过程的影响，因此解决了传统检测方法检测结果不准确的问题。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种头戴设备水平缺陷检测方法，其特征在于，包括：

将待测头戴设备固定在检测装置上，所述待测头戴设备内置重力传感器；

判断所述检测装置的水平状态，包括：

转动所述检测装置的动平台，使所述动平台带动所述待测头戴设备转动预设测试角度，所述预设测试角度大于180度；

获取两个在同一直径线的位置点上重力加速度测量值；

判断两个重力加速度测量值差值是否在预设误差范围内；

如果两个重力加速度测量值差值未超出在预设误差范围，则检测装置水平状态合格；

如果两个重力加速度测量值差值超出在预设误差范围，对检测装置进行调整，重复转动所述检测装置的动平台步骤直到合格；或者，

获取至少三个位置点的重力加速度测量值，三个所述位置点中至少有一个位置点与其他位置点处于同一直径线的不同侧；

判断任意两个重力加速度测量值差值是否在预设误差范围内；

如果任意两个重力加速度测量值差值未超出在预设误差范围，则检测装置水平状态合格；

如果任意两个重力加速度测量值差值超出在预设误差范围，对检测装置进行调整，重复转动所述检测装置的动平台步骤直到合格；

通过所述重力传感器获取所述待测头戴设备在稳定测量周期内，测得的重力加速度测量值，所述稳定测量周期为待测头戴设备在检测装置上处于水平状态所维持的时间；

根据所述重力加速度测量值确定标准参考状态，所述标准参考状态包括空间直角坐标系；

根据所述重力加速度测量值，确定所述待测头戴设备相对于标准参考状态的俯仰角和翻滚角；

判断所述俯仰角和所述翻滚角是否超出最大允许偏角范围，生成检测结果；

如果所述俯仰角和所述翻滚角均未超出最大允许偏角范围，将所述俯仰角和所述翻滚角作为补偿偏角保存，并发送至所述待测头戴设备内置的寄存器中；

根据所述补偿偏角对实时方位数据进行补偿，生成补偿方位数据，并以补偿方位数据显示影像，包括：

获取所述补偿偏角以及按照设定频率获取所述待测头戴设备的实时方位数据，所述实时方位数据还包括根据头戴设备内置传感器检测的重力加速度测量值得到的实时俯仰角和实时翻滚角；

根据所述补偿偏角生成校准俯仰角和校准翻滚角，使用所述校准俯仰角和所述校准翻滚角对所述实时俯仰角和实时翻滚角进行补偿运算，生成补偿方位数据；

根据所述补偿方位数据生成影像数据，显示在所述待测头戴设备的屏幕。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述重力加速度测量值确定标准参考状态包括：

根据所述重力加速度测量值确定所述待测头戴设备的重力中心点；

以所述重力中心点为原点，建立空间直角坐标系，所述空间直角坐标系包括在所述原点处相互垂直的横轴，纵轴和竖轴；

在所述横轴，纵轴和竖轴中，确定其中一个轴线的方向为重力轴，所述重力轴与标准重力方向重合。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述横轴，纵轴和竖轴中确定其中一个轴线的方向为重力轴的步骤中：

选择所述空间直角坐标系中的竖轴为重力轴。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述重力加速度测量值，确定所述待测头戴设备相对于标准参考状态的俯仰角和翻滚角包括：

确定所述重力加速度测量值在所述空间直角坐标系各轴上的重力加速度分量；

根据所述重力加速度分量及以下公式确定所述俯仰角和所述翻滚角：

所述俯仰角p＝arcsin(-ax)；

所述翻滚角γ＝arctan2(ay，az)；

式中，ax为所述横轴上的重力加速度分量，ay为所述纵轴上的重力加速度分量，az为所述竖轴上的重力加速度分量。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述通过所述重力传感器获取所述待测头戴设备在稳定测量周期内，测得的重力加速度测量值包括：

通过所述重力传感器获取固定在所述检测装置上的所述待测头戴设备，静止状态下测得的重力加速度测量值；或者，

通过所述重力传感器获取固定在所述检测装置上的所述待测头戴设备，随所述检测装置匀速转动状态下任意一点的重力加速度测量值。

6.一种头戴设备水平缺陷检测系统，其特征在于，包括检测装置、存储器和处理器；所述检测装置包括静平台和动平台以及设置在所述动平台上的夹具，所述夹具用于固定待测头戴设备，使所述待测头戴设备处于水平状态，所述动平台能相对静平台转动，用于带动所述待测头戴设备转动预设角度；所述处理器被配置为：

判断所述检测装置的水平状态，包括：

转动所述检测装置的动平台，使所述动平台带动所述待测头戴设备转动预设测试角度，所述预设测试角度大于180度；

获取两个在同一直径线的位置点上重力加速度测量值；

判断两个重力加速度测量值差值是否在预设误差范围内；

如果两个重力加速度测量值差值未超出在预设误差范围，则检测装置水平状态合格；

如果两个重力加速度测量值差值超出在预设误差范围，对检测装置进行调整，重复转动所述检测装置的动平台步骤直到合格；或者，

获取至少三个位置点的重力加速度测量值，三个所述位置点中至少有一个位置点与其他位置点处于同一直径线的不同侧；

判断任意两个重力加速度测量值差值是否在预设误差范围内；

如果任意两个重力加速度测量值差值未超出在预设误差范围，则检测装置水平状态合格；

如果任意两个重力加速度测量值差值超出在预设误差范围，对检测装置进行调整，重复转动所述检测装置的动平台步骤直到合格；

接收所述待测头戴设备内置重力传感器测得的所述待测头戴设备在稳定测量周期内，测得的重力加速度测量值，所述稳定测量周期为待测头戴设备在检测装置上处于水平状态所维持的时间；

根据所述重力加速度测量值确定标准参考状态，所述标准参考状态包括空间直角坐标系；

根据所述重力加速度测量值，确定所述待测头戴设备相对于标准参考状态的俯仰角和翻滚角；

判断所述俯仰角和所述翻滚角是否超出最大允许偏角范围，生成检测结果；

如果所述俯仰角和所述翻滚角均未超出最大允许偏角范围，将所述俯仰角和所述翻滚角作为补偿偏角保存，并发送至所述待测头戴设备内置的寄存器中；

根据所述补偿偏角对实时方位数据进行补偿，生成补偿方位数据，并以补偿方位数据显示影像，包括：

获取所述补偿偏角以及按照设定频率获取所述待测头戴设备的实时方位数据，所述实时方位数据还包括根据头戴设备内置传感器检测的重力加速度测量值得到的实时俯仰角和实时翻滚角；

根据所述补偿偏角生成校准俯仰角和校准翻滚角，使用所述校准俯仰角和所述校准翻滚角对所述实时俯仰角和实时翻滚角进行补偿运算，生成补偿方位数据；

根据所述补偿方位数据生成影像数据，显示在所述待测头戴设备的屏幕。

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