CN112815876A - 一种双目头戴式显示设备平行度检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供的一种双目头戴式显示设备平行度检测装置和方法，包括：样品夹具、棱镜、图像采集设备和图像处理设备；图像采集设备和图像处理设备电连接；样品夹具，用于固定待检测的双目头戴显示设备；棱镜，用于通过反射双目头戴显示设备发射出的光线，将双目头戴显示设备显示的目标图像反射至图像采集设备；图像采集设备，用于采集棱镜反射的目标图像，并将目标图像发送至图像处理设备；图像处理设备，用于根据目标图像生成双目头戴显示设备的双目头戴式显示设备平行度，能够减少双目头戴式显示设备平行度检测的误差和成本。
Description
【技术领域】
本发明实施例涉及头戴显示器领域，特别涉及一种双目头戴式显示设备平行度检测装置和方法。
【背景技术】
虚拟现实(Virtual Reality，VR)与增强现实(Augmented Reality，AR)等穿戴式近眼显示设备的两个单目光学模组的光学参数是否满足标准是衡量产品能否给用户提供足够舒适度的最重要指标之一。为了保证近眼显示设备的使用效果，需要测量两个单目光学模组的平行度。在现有技术中，双目头戴式显示设备平行度检测装置包括一个或者两个摄像头。双目头戴式显示设备平行度检测装置包括一个摄像头时，摄像头需要对两个单目模组显示的图像分别进行拍摄，由于待测的双目头戴显示设备相对摄像头有机械移动，容易造成角度偏差。双目头戴式显示设备平行度检测装置包括两个摄像头时，用两个摄像头来检测一个单目模组，或者用两个摄像头来同时检测两个单目光学模组，由于需要两个摄像头进行检测，成本较高。
因此，相关技术中双目头戴式显示设备平行度检测的误差较大或者成本较高。
【发明内容】
本发明实施例提供一种双目头戴式显示设备平行度检测装置和方法，能够减少双目头戴式显示设备平行度检测的误差和成本。
为解决上述问题，本发明实施例提供如下方案：
第一方面，提供一种双目头戴式显示设备平行度检测装置，所述装置包括：样品夹具、棱镜、图像采集设备和图像处理设备；所述图像采集设备和所述图像处理设备电连接；
所述样品夹具，用于固定待检测的双目头戴显示设备；
所述棱镜，用于通过反射所述双目头戴显示设备发射出的光线，将所述双目头戴显示设备显示的目标图像反射至所述图像采集设备；
所述图像采集设备，用于采集所述棱镜反射的所述目标图像，并将所述目标图像发送至所述图像处理设备；
所述图像处理设备，用于根据所述目标图像生成所述双目头戴显示设备的双目头戴式显示设备平行度。
可选地，所述棱镜包括反射面，所述双目头戴显示设备发射出的光线与所述反射面之间的夹角包括45度。
可选地，所述棱镜包括潜望棱镜或者X棱镜。
可选地，所述图像处理设备，具体用于：
抓取所述目标图像中与所述第一目镜的中心位置对应的第一像素坐标和与所述第二目镜的中心位置对应的第二像素坐标；
根据预先设置的所述图像采集设备的像素坐标和空间角度坐标的对应关系，将所述第一像素坐标换算成第一空间角度坐标，将所述第二像素坐标换算成第二空间角度坐标；
根据所述第一空间角度坐标和所述第二空间角度坐标计算出空间角度夹角；
将所述空间角度夹角作为所述双目头戴式显示设备平行度。
第二方面，提供一种双目头戴式显示设备平行度检测方法，应用于双目头戴式显示设备平行度检测装置，所述双目头戴式显示设备平行度检测装置包括：样品夹具、棱镜、图像采集设备和图像处理设备；所述图像采集设备和所述图像处理设备电连接；所述方法包括：
所述棱镜通过反射待检测的双目头戴显示设备发射出的光线，将所述双目头戴显示设备显示的目标图像反射至所述图像采集设备；
所述图像采集设备采集所述棱镜反射的所述目标图像，并将所述目标图像发送至所述图像处理设备；
所述图像处理设备根据所述目标图像生成所述双目头戴显示设备的双目头戴式显示设备平行度。
可选地，所述双目头戴显示设备发射出的光线与所述反射面之间的夹角包括45度。
可选地，所述棱镜包括潜望棱镜或者X棱镜。
可选地，所述双目头戴显示设备包括第一目镜和第二目镜。
可选地，所述图像处理设备根据所述目标图像生成所述双目头戴显示设备的双目头戴式显示设备平行度，具体包括：
抓取所述目标图像中与所述第一目镜的中心位置对应的第一像素坐标和与所述第二目镜的中心位置对应的第二像素坐标；
根据预先设置的所述图像采集设备的像素坐标和空间角度坐标的对应关系，将所述第一像素坐标换算成第一空间角度坐标，将所述第二像素坐标换算成第二空间角度坐标；
根据所述第一空间角度坐标和所述第二空间角度坐标计算出空间角度夹角；
将所述空间角度夹角作为所述双目头戴式显示设备平行度。
本发明实施例提供的一种双目头戴式显示设备平行度检测装置和方法，包括：样品夹具、棱镜、图像采集设备和图像处理设备；图像采集设备和图像处理设备电连接；样品夹具，用于固定待检测的双目头戴显示设备；棱镜，用于通过反射双目头戴显示设备发射出的光线，将双目头戴显示设备显示的目标图像反射至图像采集设备；图像采集设备，用于采集棱镜反射的目标图像，并将目标图像发送至图像处理设备；图像处理设备，用于根据目标图像生成双目头戴显示设备的双目头戴式显示设备平行度，能够减少双目头戴式显示设备平行度检测的误差和成本。
【附图说明】
图1为本发明实施例提供的一种双目头戴式显示设备平行度检测装置的结构示意图；
图2为图1的局部放大图；
图3为本发明实施例提供的另一种双目头戴式显示设备平行度检测装置的结构示意图；
图4为图3的局部放大图；
图5为本发明实施例提供的又一种双目头戴式显示设备平行度检测装置的结构示意图；
图6为图5的局部放大图；
图7为双目头戴式显示设备的示意图；
图8为第一目镜和第二目镜发射的光线不平行时，光线经过棱镜反射的示意图；
图9为本发明实施例提供的一种双目头戴式显示设备平行度检测方法的流程图；
图10为图9中图像处理设备根据目标图像生成双目头戴显示设备的双目头戴式显示设备平行度的具体流程图。
【具体实施方式】
以下结合说明书附图及具体实施例对本发明实施例的技术方案做进一步的详细阐述。
图1为本发明实施例提供的一种双目头戴式显示设备平行度检测装置的结构示意图，图2为图1的局部放大图，图3为本发明实施例提供的另一种双目头戴式显示设备平行度检测装置的结构示意图，图4为图3的局部放大图，图5为本发明实施例提供的又一种双目头戴式显示设备平行度检测装置的结构示意图，图6为图5的局部放大图。
如图1、图3和图5所示，该双目头戴式显示设备平行度检测装置包括样品夹具、棱镜11、图像采集设备12和图像处理设备13；图像采集设备12和图像处理设备13电连接。样品夹具与待检测的双目头戴显示设备20固定连接，其中，样品夹具在图1、图3和图5中未具体示出。
图1至图6中，棱镜11，用于通过反射双目头戴显示设备20发射出的光线，将双目头戴显示设备20显示的目标图像反射至图像采集设备12；图像采集设备12包括摄像头。图像采集设备12用于采集棱镜11反射的目标图像，并将目标图像发送至图像处理设备13；图像处理设备13，用于根据目标图像生成双目头戴显示设备20的平行度检测结果。
本发明实施例中，棱镜11包括反射面，双目头戴显示设备20发射出的光线与棱镜11的反射面之间的夹角包括45度。
作为一种可选方案，如图1和图2所示，棱镜11包括潜望棱镜，潜望棱镜11的反射面包括半透半反面111和第一反射面112，半透半反面111和第一反射面112与水平面的夹角均为45度，且半透半反面111和第一反射面112平行。其中，第一反射面112只具有反射光线的功能；半透半反面111同时具有反射光线和透射光线的功能，因此半透半反面111既能反射双目头戴显示设备20发射出的光线，也能够透射经第一反射面112反射的光线。需要说明的是，图像采集设备12的摄像头朝向潜望棱镜11靠近半透半反面111的一侧，如图1所示。
作为另一种可选方案，如图3和图4所示，棱镜11包括潜望棱镜，潜望棱镜11的反射面包括半透半反面111和第一反射面112，半透半反面111和第一反射面112与水平面的夹角均为45度，且半透半反面111和第一反射面112平行。其中，第一反射面112只具有反射光线的功能；半透半反面111既能透射双目头戴显示设备20发射出的光线，也能够反射经第一反射面112反射的光线。需要说明的是，图像采集设备12的摄像头朝向潜望棱镜11靠近半透半反面111的一侧，如图3所示。
作为又一种可选方案，如图5和图6所示，棱镜11包括X棱镜，X棱镜的反射面包括第二反射面113、第三反射面114、第四反射面115和第五反射面116。其中，第四反射面115和第五反射面116与水平面的夹角均为45度，且第四反射面115和第五反射面116平行；第二反射面113、第三反射面114与第四反射面115、第五反射面116的夹角均为90度，且第二反射面113和第三反射面114平行；另外，第三反射面114和第五反射面116在X棱镜内部相交。优选地，如图5和图6所示，第三反射面114的中心点和第五反射面116的中心点在X棱镜内部相交。第二反射面113和第四反射面115只具有反射光线的功能，且能反射任何波长的光线。第三反射面114和第五反射面116上分别镀了一层滤波片，例如，滤波片包括窄带滤波片或者宽带滤波片。第三反射面114和第五反射面116仅能够反射特定波长的光线，且透射其他波长的光线。进一步地，第三反射面114仅能够反射经第二反射面113反射的光线中特定波长的光线；第五反射面116仅能够反射经第四反射面115反射的光线中特定波长的光线。需要说明的是，图像采集设备12的摄像头朝向X棱镜中第三反射面114和第五反射面116相交的位置，如图5所示。
例如，第三反射面114只能反射红色光线，第五反射面116只能反射绿色光线。此时，双目头戴显示设备20发射出的光线经过第二反射面113反射后，一部分光线直接照射在第三反射面114上，第三反射面114对这部分光线中的红色光线进行反射至图像采集设备12；另一部分光线经第五反射面116透射后照射至第三反射面114，第三反射面114对这部分光线中的红色光线进行反射至图像采集设备12。同理，双目头戴显示设备20发射出的光线经过第四反射面115反射后，一部分光线直接照射在第五反射面116上，第五反射面116对这部分光线中的绿色光线进行反射至图像采集设备12；另一部分光线经第三反射面114透射后照射至第五反射面116，第五反射面116对这部分光线中的绿色光线进行反射至图像采集设备12。
如图7所示，双目头戴显示设备20包括两个单目模组。具体地，双目头戴显示设备20包括第一目镜21和第二目镜22。其中，如图1-4所示，潜望棱镜11和双目头戴显示设备20的位置关系应该保证第一目镜21的中心位置发射的光线能照射到半透半反面111上，并且第二目镜22的中心位置发射的光线能照射到第一反射面112上。如图5-6所示，X棱镜11和双目头戴显示设备20的位置关系应该保证第一目镜21的中心位置发射的光线能照射到第二反射面113上，并且第二目镜22的中心位置发射的光线能照射到第四反射面115上。
图像采集设备12和棱镜11的位置关系应该保证第一目镜21和第二目镜22的中心位置发射的光线经过棱镜11反射后能照射到图像采集设备12的摄像头上。
优选地，如图2、图4和图6所示，第一目镜21和第二目镜22发射出的光线与棱镜11的反射面之间的夹角包括45度。
本发明实施例中，图像处理设备13，具体用于：抓取目标图像中与第一目镜21的中心位置对应的第一像素坐标和与第二目镜22的中心位置对应的第二像素坐标；根据预先设置的图像采集设备12的像素坐标和空间角度坐标的对应关系，将第一像素坐标换算成第一空间角度坐标，将第二像素坐标换算成第二空间角度坐标；根据第一空间角度坐标和第二空间角度坐标计算出空间角度夹角；将空间角度夹角作为双目头戴式显示设备的两个单目模组的平行度的检测结果。
需要说明的是，图像采集设备12的像素坐标和空间角度坐标的对应关系可以经过人工标定后得出。例如，检测人员可以通过图像采集设备12多次拍摄两个相同的直尺，两个直尺之间具有一定夹角或者平行放置，然后根据拍摄图片得到两个直尺的像素坐标，根据两个直尺的像素坐标和两个直尺之间实际夹角找出像素坐标和空间角度坐标的对应关系。
例如，如图2、图4和图6所示，当第一目镜21和第二目镜22的中心发射出的两束光线平行时，两束光线经棱镜反射后汇合成一束光线。图像采集设备12拍摄的目标图像中与第一目镜21的中心位置对应的第一像素坐标和与第二目镜22的中心位置对应的第二像素坐标应该是相等的，因此将第一像素坐标和第二像素坐标换算成的第一空间角度坐标和第二空间角度坐标也是相等的，由于第一空间角度坐标和第二空间角度坐标相等，因此根据第一空间角度坐标和第二空间角度坐标计算出的空间角度夹角为0度。故，当空间角度夹角为0度时，双目头戴显示设备20的第一目镜21和第二目镜22发射的光束平行。
例如，以图8为例，当第一目镜21和第二目镜22的中心发射出的两束光线不平行时，两束光线经棱镜反射后仍为两束光线，且两束光线之间的夹角不改变。图像采集设备12拍摄的目标图像中与第一目镜21的中心位置对应的第一像素坐标和与第二目镜22的中心位置对应的第二像素坐标应该是不相等的，因此将第一像素坐标和第二像素坐标换算成的第一空间角度坐标和第二空间角度坐标也是不相等的，由于第一空间角度坐标和第二空间角度坐标不相等，因此根据第一空间角度坐标和第二空间角度坐标计算出的空间角度夹角不为0度。故，当空间角度夹角不为0度时，双目头戴显示设备20的第一目镜21和第二目镜22发射的光束不平行。其中，像素坐标和空间角度坐标之间可根据预先人工标定得出的像素坐标和空间角度坐标的对应关系进行换算。
本发明实施例利用棱镜11将双目头戴显示设备20的第一目镜21和第二目镜22发射的光线进行反射合像，实现只需要一个摄像头就能同时检测双目头戴显示设备20的两个单目模组，既避免了由于待测的双目头戴显示设备20相对摄像头有机械移动造成角度偏差，也节约了成本。
需要说明的是，图像处理设备13将空间角度夹角作为双目头戴式显示设备平行度显示和/或保存。当空间角度夹角为0度时，双目头戴显示设备20的第一目镜21和第二目镜22发射的光束平行。
本发明实施例提供的一种双目头戴式显示设备平行度检测装置，包括：样品夹具、棱镜、图像采集设备和图像处理设备；图像采集设备和图像处理设备电连接；样品夹具，用于固定待检测的双目头戴显示设备；棱镜，用于通过反射双目头戴显示设备发射出的光线，将双目头戴显示设备显示的目标图像反射至图像采集设备；图像采集设备，用于采集棱镜反射的目标图像，并将目标图像发送至图像处理设备；图像处理设备，用于根据目标图像生成双目头戴显示设备的双目头戴式显示设备平行度，能够减少双目头戴式显示设备平行度检测的误差和成本。
本发明实施例提供了一种双目头戴式显示设备平行度检测方法，应用于如图1、图3或者图5所示的双目头戴式显示设备平行度检测装置，双目头戴式显示设备平行度检测装置包括：样品夹具、棱镜、图像采集设备和图像处理设备；图像采集设备和图像处理设备电连接；样品夹具与待检测的双目头戴显示设备固定连接。如图9所示，所示方法包括：
步骤101、棱镜通过反射待检测的双目头戴显示设备发射出的光线，将双目头戴显示设备显示的目标图像反射至图像采集设备。
本实施例中，棱镜包括反射面，双目头戴显示设备发射出的光线与反射面之间的夹角包括45度。
可选地，棱镜包括潜望棱镜或者X棱镜。
作为一种可选方案，棱镜包括潜望棱镜，潜望棱镜的反射面包括半透半反面和第一反射面，半透半反面和第一反射面与水平面的夹角均为45度，且半透半反面和第一反射面平行。其中，第一反射面只具有反射光线的功能；半透半反面同时具有反射光线和透射光线的功能，因此半透半反面既能反射双目头戴显示设备发射出的光线，也能够透射经第一反射面反射的光线。
作为另一种可选方案，棱镜包括潜望棱镜，潜望棱镜的反射面包括半透半反面和第一反射面，半透半反面和第一反射面与水平面的夹角均为45度，且半透半反面和第一反射面平行。其中，第一反射面只具有反射光线的功能；半透半反面既能透射双目头戴显示设备发射出的光线，也能够反射经第一反射面反射的光线。
作为又一种可选方案，棱镜包括X棱镜，X棱镜的反射面包括第二反射面、第三反射面、第四反射面和第五反射面。其中，第四反射面和第五反射面与水平面的夹角均为45度，且第四反射面和第五反射面平行；第二反射面、第三反射面与第四反射面、第五反射面的夹角均为90度，且第二反射面和第三反射面平行；另外，第三反射面和第五反射面在X棱镜内部相交。优选地，第三反射面的中心点和第五反射面的中心点在X棱镜内部相交。第二反射面和第四反射面只具有反射光线的功能，且能反射任何波长的光线。第三反射面和第五反射面上分别镀了一层滤波片，例如，滤波片包括窄带滤波片或者宽带滤波片。第三反射面和第五反射面仅能够反射特定波长的光线，且透射其他波长的光线。进一步地，第三反射面仅能够反射经第二反射面反射的光线中特定波长的光线；第五反射面仅能够反射经第四反射面反射的光线中特定波长的光线。
本实施例中，双目头戴显示设备包括两个单目模组。具体地，双目头戴显示设备包括第一目镜和第二目镜。
步骤102、图像采集设备采集棱镜反射的目标图像，并将目标图像发送至图像处理设备。
步骤103、图像处理设备根据目标图像生成双目头戴显示设备的双目头戴式显示设备平行度。
本实施例中，如图10所示，步骤103具体包括：
步骤1031、图像处理设备抓取目标图像中与第一目镜的中心位置对应的第一像素坐标和与第二目镜的中心位置对应的第二像素坐标。
步骤1032、图像处理设备根据预先设置的图像采集设备的像素坐标和空间角度坐标的对应关系，将第一像素坐标换算成第一空间角度坐标，将第二像素坐标换算成第二空间角度坐标。
需要说明的是，图像采集设备12的像素坐标和空间角度坐标的对应关系可以经过人工标定后得出。例如，检测人员通过图像采集设备12拍摄一把尺子，例如，尺子包括三角尺，然后根据拍摄图片中尺子的像素坐标计算出像素尺寸，根据像素尺寸和尺子的实际尺寸找出像素坐标和空间角度坐标的对应关系。
步骤1033、图像处理设备根据第一空间角度坐标和第二空间角度坐标计算出空间角度夹角。
步骤1034、图像处理设备将空间角度夹角作为双目头戴式显示设备平行度。
需要说明的是，图像处理设备将空间角度夹角作为双目头戴式显示设备平行度显示和/或保存。当空间角度夹角为0度时，双目头戴显示设备的第一目镜和第二目镜发射的光束平行。
本发明实施例提供的一种双目头戴式显示设备平行度检测方法，应用于双目头戴式显示设备平行度检测装置，所述双目头戴式显示设备平行度检测装置包括：样品夹具、棱镜、图像采集设备和图像处理设备；所述图像采集设备和所述图像处理设备电连接；所述方法包括：所述棱镜通过反射待检测的双目头戴显示设备发射出的光线，将所述双目头戴显示设备显示的目标图像反射至所述图像采集设备；所述图像采集设备采集所述棱镜反射的所述目标图像，并将所述目标图像发送至所述图像处理设备；所述图像处理设备根据所述目标图像生成所述双目头戴显示设备的双目头戴式显示设备平行度，能够减少双目头戴式显示设备平行度检测的误差和成本。
以上所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明实施例的保护范围。
Claims (10)
1.一种双目头戴式显示设备平行度检测装置，其特征在于，包括：样品夹具、棱镜、图像采集设备和图像处理设备；所述图像采集设备和所述图像处理设备电连接；
所述样品夹具，用于固定待检测的双目头戴显示设备；
所述棱镜，用于通过反射所述双目头戴显示设备发射出的光线，将所述双目头戴显示设备显示的目标图像反射至所述图像采集设备；
所述图像采集设备，用于采集所述棱镜反射的所述目标图像，并将所述目标图像发送至所述图像处理设备；
所述图像处理设备，用于根据所述目标图像生成所述双目头戴显示设备的双目头戴式显示设备平行度。
2.根据权利要求1所述的双目头戴式显示设备平行度检测装置，其特征在于，所述棱镜包括反射面，所述双目头戴显示设备发射出的光线与所述反射面之间的夹角包括45度。
3.根据权利要求2所述的双目头戴式显示设备平行度检测装置，其特征在于，所述棱镜包括潜望棱镜或者X棱镜。
4.根据权利要求1所述的双目头戴式显示设备平行度检测装置，其特征在于，所述双目头戴显示设备包括第一目镜和第二目镜。
5.根据权利要求4所述的双目头戴式显示设备平行度检测装置，其特征在于，所述图像处理设备，具体用于：
抓取所述目标图像中与所述第一目镜的中心位置对应的第一像素坐标和与所述第二目镜的中心位置对应的第二像素坐标；
根据预先设置的所述图像采集设备的像素坐标和空间角度坐标的对应关系，将所述第一像素坐标换算成第一空间角度坐标，将所述第二像素坐标换算成第二空间角度坐标；
根据所述第一空间角度坐标和所述第二空间角度坐标计算出空间角度夹角；
将所述空间角度夹角作为所述双目头戴式显示设备平行度。
6.一种双目头戴式显示设备平行度检测方法，其特征在于，应用于双目头戴式显示设备平行度检测装置，所述双目头戴式显示设备平行度检测装置包括：样品夹具、棱镜、图像采集设备和图像处理设备；所述图像采集设备和所述图像处理设备电连接；所述方法包括：
所述棱镜通过反射待检测的双目头戴显示设备发射出的光线，将所述双目头戴显示设备显示的目标图像反射至所述图像采集设备；
所述图像采集设备采集所述棱镜反射的所述目标图像，并将所述目标图像发送至所述图像处理设备；
所述图像处理设备根据所述目标图像生成所述双目头戴显示设备的双目头戴式显示设备平行度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述棱镜包括反射面，所述双目头戴显示设备发射出的光线与所述反射面之间的夹角包括45度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述棱镜包括潜望棱镜或者X棱镜。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述双目头戴显示设备包括第一目镜和第二目镜。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述图像处理设备根据所述目标图像生成所述双目头戴显示设备的双目头戴式显示设备平行度，具体包括：
抓取所述目标图像中与所述第一目镜的中心位置对应的第一像素坐标和与所述第二目镜的中心位置对应的第二像素坐标；
根据预先设置的所述图像采集设备的像素坐标和空间角度坐标的对应关系，将所述第一像素坐标换算成第一空间角度坐标，将所述第二像素坐标换算成第二空间角度坐标；
根据所述第一空间角度坐标和所述第二空间角度坐标计算出空间角度夹角；
将所述空间角度夹角作为所述双目头戴式显示设备平行度。
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