CN111736708B - 头戴设备及其画面显示系统和方法、检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种头戴设备、头戴设备的画面显示系统、头戴设备的画面显示方法、检测系统和检测方法,检测方法包括：在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像；根据所述图像得到使用者的头部运动数据。检测系统包括：获取单元，用于在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像；计算单元，用于根据所述图像得到使用者的头部运动数据。上述检测方法，可以快速的得到使用者的头部运动数据，且头部运动数据较为准确。

Description

头戴设备及其画面显示系统和方法、检测系统和方法

技术领域

本发明涉及头戴设备技术领域，特别涉及一种头戴设备、头戴设备的画面显示系统、头戴设备的画面显示方法、检测系统和检测方法。

背景技术

随着虚拟现实技术的不断发展，使用者对于头戴设备的虚拟现实体验的要求越来越高。

针对头戴设备来说，使用者通过眼部观看头戴设备所呈现出的模拟现实的画面，可以让使用者达到沉浸在虚拟现实环境中的体验。

当佩戴头戴设备体验虚拟现实环境时，由于头戴设备所呈现出的画面通常较为固定，可能并不符合使用者在真实环境下的姿态，使得当前虚拟角色在虚拟现实环境下的姿态和使用者在真实环境下的姿态差别较大，使用者无法得到良好的体验。

举例来说，当使用者利用头戴设备进行游戏体验时，在虚拟现实环境下，虚拟角色的姿态始终是正对前方的，然而，在真实环境下，使用者在某些特定场合往往会有不同的姿态，并非始终正对前方；当虚拟现实环境中出现特定场合时，虚拟角色不能很好的配合使用者做出相应的姿态调整，这样会对使用者产生不好的体验，影响体验效果。

由上可知，如何提升虚拟画面的体验感受是本领域技术人员需要思考的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种头戴设备、头戴设备的画面显示系统、头戴设备的画面显示方法、检测系统和检测方法，检测方法可以得到使用者的头部运动数据，头戴设备的画面显示方法可以根据头部运动数据显示当前画面，提升使用效果。

为实现上述目的，本发明提供一种检测方法，包括：

在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像；

根据所述图像得到使用者的头部运动数据。

可选地，所述固定点具体为两组分别设于所述头戴设备两侧的标志物，

并且所述在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像的步骤，包括：

在头戴设备的两侧分别获取对应一组所述标志物在不同时刻下的图像。

可选地，所述固定点具体为两组分别设于所述头戴设备两侧的光源，每一组所述光源包括两个发光件，

并且所述在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像的步骤，包括：

在头戴设备的两侧分别获取对应一组所述光源在不同时刻下的图像。

可选地，所述根据所述图像得到使用者的头部运动数据的步骤，包括：

根据在不同时刻下每组所述光源的两个所述发光件之间的间距以及在不同时刻下每组所述光源的两个所述发光件的位置得到使用者的头部俯仰角度数据和头部摆动角度数据。

可选地，所述固定点设于使用者的肩部。本发明还提供一种头戴设备的画面显示方法，包括：如上述的检测方法，还包括：

根据所述头部运动数据显示当前画面。

本发明还提供一种检测系统，包括：

获取单元，用于在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像；

计算单元，用于根据所述图像得到使用者的头部运动数据。

本发明还提供一种头戴设备的画面显示系统，包括：

如上述的检测系统；

显示单元，用于根据所述头部运动数据显示当前画面。

本发明再提供一种头戴设备，包括如上述的检测系统，或如上述的头戴设备的画面显示系统。

可选地，所述头戴设备具体为AR头戴设备、VR头戴设备或是MR头戴设备。

相对于上述背景技术，本发明实施例提供的检测方法，首先在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像，然后根据图像得到使用者的头部运动数据。

如此设置，有益效果主要包括如下两点：

其一、通过该检测方法得到的头部运动数据较为准确，也即，当使用者的头部在运动时，头戴设备的两侧和使用者的头部同步运动，由此，在头戴设备两侧分别获取到的在不同时刻下的固定点的图像也会发生相应的变化，而图像的变化即可体现出使用者的头部运动情况；该检测方法可有效避免因通过陀螺仪等检测元件检测加速度时而产生的累计误差，由于陀螺仪等检测元件无法实时校准，因此随着持续时间的增长势必导致累计误差增大，头部运动数据不可避免的产生较大偏差，而本申请的检测方法则不会出现类似问题。

其二、该检测方法简单可靠、且运行速度较快，仅通过在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像即可得到使用者的头部运动数据，无需额外增加复杂的检测装置，便能够实时得到使用者的头部运动数据，相较于采用陀螺仪等检测元件，成本可以得到有效控制，且能够快速的得到头部运动数据，有助于进行市场推广。

本发明实施例还提供了头戴设备的画面显示方法，除包括上述检测方法外，还包括根据头部运动数据显示当前画面。

例如，使用者在使用VR头戴设备时，当使用者的头部抬起时，此时，VR头戴设备中显示的画面即可调节为头部抬起后所能看到的画面；再例如，使用者通过头戴设备操作虚拟角色时，当使用者摆头时，则虚拟角色也会出现摆头的动作，头戴设备中会呈现出摆头后的画面效果，使用者可以获得与真实环境下相同的体验，提升体验感，避免和真实环境相违和。

本发明实施例还提供了检测系统、头戴设备的画面显示系统和头戴设备，有益效果可参考上述，此处将不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的头部运动的检测方法的流程图；

图2为本发明实施例所提供的头部运动的检测系统结构框图；

图3为本发明实施例所提供的头戴设备在使用过程中的示意图；

图4为本发明实施例所提供的头部运动的检测方法在使用者左右摆头时一个图像采集部所获取的第一帧图像；

图5为图4中的图像采集部所获取的第二帧图像；

其中：

1-主体部、2-图像采集部、3-发光件、301-发光点；

101-获取单元、102-计算单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例一：

本发明实施例提供一种头部运动的检测方法，如说明书附图1所示，包括：

S1、在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像；

S2、根据图像得到使用者的头部运动数据。

针对步骤S1，其中，固定点可以设置在使用者的肩部或是背部等部位，固定点的设置要求为：相对于人体坐标系固定，也即当使用者的头部运动时，固定点应该是不动的。

众所周知，头部的运动是以两个肩部之间的颈部为基准进行的，在头部运动过程中，肩部和背部往往是不动的，因此可以以肩部和背部上的某一位置点作为固定点，固定点可设置为一个。

当固定点确定后，在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像，也即可以通过两个图像采集部2分别获取在不同时刻下的固定点的图像，可参考说明书附图3。

图像采集部2可分别设置于头戴设备的主体部1的两侧，图像采集部2可具体为摄像头等部件，主体部1具有显示功能，且主体部1佩戴于使用者的头部，使用者通过观看主体部1呈现出的画面以达到相应的视觉效果。

两个图像采集部2相对于主体部1的位置固定，当使用者的头部运动时，主体部1和两个图像采集部2同步于头部运动，由于固定点相对于头部固定不动，因此在不同时刻下，两个图像采集部2相较于固定点的位置不同，因此采集到的固定点的图像中所呈现出的固定点的大小和位置不同，基于大小变化以及位置变化，即可确定出使用者的头部运动数据，也即步骤S2。

固定点可以具体为两组分别设于头戴设备两侧的标志物，两组标志物可以分别设于使用者的两个肩部。标志物可以为彩条或是靶心等，在使用这类标志物时，需要考虑到使用者的衣服颜色应和标志物的颜色应具备较大的色差，避免环境干扰对于标志物的图像采集。

可参考说明书附图3所示，位于使用者左侧的图像采集部2采集不同时刻下位于左肩上的标志物的图像，类似地，位于使用者右侧的图像采集部2采集不同时刻下位于右肩上的标志物的图像。

显然，两个图像采集部2的采集时刻应一致，图像采集部2间隔一段时间（例如：1ms）采集一次，根据相邻两次采集到的图像获取头部的运动数据。

固定点还可以具体为两组光源，两组光源分别设于头戴设备的两侧，可以是肩部，如说明书附图3所示。

每一组光源包括两个发光件3，发光件3最好是LED灯，由于LED灯的单色性好，在环境下干扰较少，有助于快速计算头部的运动数据，节省运算能力。

与上文类似地，利用两个图像采集部2在不同时刻下分别采集两组光源的图像，进而得到使用者的头部运动数据。位于使用者左侧的图像采集部2采集不同时刻下位于左肩上的光源的图像，位于使用者右侧的图像采集部2采集不同时刻下位于右肩上的光源的图像。

以一侧的图像采集部2采集到的光源的图像为例，参考说明书附图4和附图5，说明书附图4为第一帧采集到的图像，说明书附图5为第二帧采集到的图像。

发光点301即为发光件3在图像中的呈现点，在说明书附图4中，两个发光件3的间距较小，同时两个发光件3整体靠向左侧，在说明书附图5中，两个发光件3的间距较大，同时两个发光件3整体靠向右侧，由此可以看出，使用者的头部朝向该图像采集部2的方向转动。

同时，位于另一侧的图像采集部2采集到的光源的图像，应与说明书附图4和附图5呈现的趋势相反，也即说明书附图5为第一帧采集到的图像，说明书附图4为第二帧采集到的图像。

针对使用者的头部仰起和低下的情况，在不同时刻下，两个图像采集部2采集到的光源的图像的趋势应一致，因为头部没有左右摆动。

例如，当使用者的头部仰起时，图像采集部2相较于发光件3的距离变大，因此无论是哪一个图像采集部2，在第一帧中，两个发光件3的间距较小，在第二帧中，两个发光件3的间距较大。

类似地，当使用者的头部低下时，图像采集部2相较于发光件3的距离变小，因此无论是哪一个图像采集部2，在第一帧中，两个发光件3的间距较大，在第二帧中，两个发光件3的间距较小。

这样一来，基于图像中的两个发光点301之间的间距变化，以及两个发光点301的位置移动，即可得到使用者的头部俯仰角度数据和头部摆动角度数据。

实施例二：

本发明实施例提供一种头戴设备的画面显示方法，包括上述实施例一描述的头部运动的检测方法，还包括根据所述头部运动数据显示当前画面。

简言之，当得到使用者的头部运动数据之后，根据头部运动数据显示当前画面。使用者头部的运动方式通常包括：左右摆头、低头、抬头以及转头等；通过得到的使用者的头部运动数据，也即得出使用者头部的运动属于上述左右摆头、点头、抬头以及转头中的哪一种，并且可以获知使用者的头部运动的幅度，或者说是运动范围。

而后通过上述分析得到的头部运动数据显示当前画面。

例如，当使用者在使用VR（Virtual Reality，虚拟现实技术）头戴设备时，当使用者的头部向左摆动30°时，此时通过上述头部运动的检测方法即可获知使用者的头部运动数据（向左摆动30°），从而将当前画面设置为向左摆动30°时才可观察到的画面。

在例如，针对头戴设备中具有一个虚拟角色的情形，诸如操控坦克或是飞机的游戏中，使用者可看做是该虚拟角色的操作者，通过操控坦克或是飞机进行虚拟体验；当使用者的头部向左摆动30°时，通过上述头部运动的检测方法即可获知使用者的头部运动数据（向左摆动30°），而后将当前画面的整体设置为向左摆动30°，也即，向左摆动30°这一动作施加于虚拟角色，虚拟角色的姿态也会以向左摆动30°为基准进行调节，使用者即可体验到在该场合下虚拟角色向左摆动30°的感受，进而可以提升体验感。

通常来说，上述中根据头部运动数据显示当前画面的步骤往往是通过改进软件程序而实现的，其实现的具体过程可以根据实际需要而定；当虚拟角色的姿态调节后，虚拟环境也应进行适应性的改进，改进的方式和方法均可根据实际需要而进行不同的调节。

实施例三：

本发明实施例提供的一种头部运动的检测系统，参考说明书附图2所示，其可应用于上述实施例一中的头部运动的检测方法，且头部运动的检测系统的运行原理和设置方式均可参考上述头部运动的检测方法，头部运动的检测系统主要包括：

获取单元101，用于在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像；

计算单元102，用于根据所述图像得到使用者的头部运动数据。

当然，如实施例一提及，固定点可设于使用者的肩部，且固定点可具体为两组分别设于头戴设备两侧的标志物，或是具体为两组分别设于头戴设备两侧的光源，每一组光源包括两个发光件。

计算单元102可用于：根据在不同时刻下每组所述光源的两个发光件之间的间距以及在不同时刻下每组光源的两个发光件的位置得到使用者的头部俯仰角度数据和头部摆动角度数据。

实施例四：

本发明实施例还提供一种头戴设备的画面显示系统，可应用于上述实施例二中的头戴设备的画面显示方法，其运行原理和设置方式也可参考上述头戴设备的画面显示方法，头戴设备的画面显示系统主要包括：

实施例三中的头部运动的检测系统；以及

显示单元，用于根据头部运动数据显示当前画面。

在这里，头戴设备的画面显示系统的具体运行过程和功能均可参考上述实施例一至实施例三，此处将不再赘述，

实施例五：

本发明实施例还提供一种头戴设备，包括上述实施例三中的头部运动的检测系统，或者上述实施例四中的头戴设备的画面显示系统。

头戴设备可具体为AR（Augmented Reality，增强现实技术）头戴设备眼镜、VR（Virtual Reality，虚拟现实技术）头戴设备或是MR（Mixed Reality，混合现实技术）头戴设备，头戴设备的具体工作原理和工作过程均可参考上文提及，头戴设备的其他部件均可参考现有技术，此处不再展开。

以上对本发明所提供的头戴设备、虚拟现实增强方法、虚拟现实增强系统和虚拟现实增强装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种检测方法，其特征在于，包括：

在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像，所述固定点设于使用者的肩部；

根据所述图像得到使用者的头部运动数据；

其中：

所述固定点具体为两组分别设于所述头戴设备两侧的标志物，

并且所述在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像的步骤，包括：

在头戴设备的两侧分别获取对应一组所述标志物在不同时刻下的图像；或者，

所述固定点具体为两组分别设于所述头戴设备两侧的光源，每一组所述光源包括两个发光件，

并且所述在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像的步骤，包括：

在头戴设备的两侧分别获取对应一组所述光源在不同时刻下的图像。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述图像得到使用者的头部运动数据的步骤，包括：

根据在不同时刻下每组所述光源的两个所述发光件之间的间距以及在不同时刻下每组所述光源的两个所述发光件的位置得到使用者的头部俯仰角度数据和头部摆动角度数据。

3.一种头戴设备的画面显示方法，其特征在于，包括：如上述权利要求1或2所述的检测方法，还包括：

根据所述头部运动数据显示当前画面。

4.一种检测系统，应用于上述权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，包括：

获取单元，用于在头戴设备的两侧分别获取在不同时刻下的固定点的图像；

计算单元，用于根据所述图像得到使用者的头部运动数据。

5.一种头戴设备的画面显示系统，其特征在于，包括：

如权利要求4所述的检测系统；

显示单元，用于根据所述头部运动数据显示当前画面。

6.一种头戴设备，其特征在于，包括如权利要求4所述的检测系统，或如权利要求5所述的头戴设备的画面显示系统。

7.根据权利要求6所述的头戴设备，其特征在于，所述头戴设备具体为AR头戴设备、VR头戴设备或是MR头戴设备。

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