CN113395439A - 虚像距离测量方法、系统、装置及终端设备 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于虚像显示设备技术领域，提供一种虚像距离测量方法、系统、装置及终端设备。本申请实施例通过当虚像显示设备的显示模组处于点亮状态时，控制摄像头对所述显示模组进行对焦；当所述显示模组处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的物方距离；将获取的所述摄像头的物方距离作为所述虚像显示设备的虚像距离，可以简单快速的实现对虚像显示设备的虚像距离的精确测量且成本低，可广泛应用于虚像显示设备的大规模生产和快速研发阶段。
Description
技术领域
本申请属于虚像显示(Virtual Image Display，VID)设备技术领域，尤其涉及一种虚像距离测量方法、系统、装置及终端设备。
背景技术
虚像显示设备，例如，头戴式显示设备(Head Mounted Display，HMD)可以实现虚拟现实(VirtualReality，VR)、增强现实(AugmentedReality，AR)、混合现实(MixedReality，MR)等多种不同的显示效果，抬头显示设备(Head-up Display，HUD)可以实现增强现实的显示效果，可以为用户带来良好的视觉享受。虚像距离(Virtual ImageDistance)是指虚像显示设备的显示模组的虚像平面到人眼瞳孔之间的距离，用于表征虚像显示设备在人眼之间的成像距离。虚像距离是与虚像显示设备的重要光学参数之一，虚像距离过远，会导致人眼看不清虚像显示设备显示的内容；反之，虚像距离过近，会导致人眼在观看虚像显示设备显示的内容时有压迫感，从而造成观感不适。因此，合适的虚像距离对于保证虚像显示设备的成像清晰程度和观感舒适性至关重要。
发明内容
本申请实施例提供了一种虚像距离测量方法、系统、装置及终端设备，可以简单快速的实现对虚像显示设备的虚像距离的精确测量且成本低。
本申请实施例的第一方面提供一种虚像距离测量方法，包括：
当虚像显示设备的显示模组处于点亮状态时，控制摄像头对所述显示模组进行对焦；
当所述显示模组处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的物方距离；
将获取的所述摄像头的物方距离作为所述虚像显示设备的虚像距离。
本申请实施例的第二方面提供一种终端设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请实施例的第一方面所述的虚像距离测量方法。
本申请实施例的第三方面提供一种虚像距离测量系统，包括：摄像头以及如本申请实施例的第二方面所述的终端设备，所述终端设备与所述摄像头通信连接。
在一个实施例中，所述虚像距离测量系统还包括：位移装置，所述位移装置用于固定所述虚像显示设备和改变对焦图卡的位置，所述位移装置为可控滑轨、双轴位移平台或多轴位移平台。
本申请实施例的第四方面提供一种虚像距离测量装置，包括：处理单元及摄像单元；
所述摄像单元，用于当虚像显示设备的显示模组处于点亮状态时，对所述显示模组进行对焦；
所述处理单元，用于当所述显示模组处于摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的物方距离；以及，将获取的所述摄像头的物方距离作为所述虚像显示设备的虚像距离。
本申请实施例的第五方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本申请实施例的第一方面所述的虚像距离测量方法。
本申请实施例通过当虚像显示设备的显示模组处于点亮状态时，控制摄像头对所述显示模组进行对焦；当所述显示模组处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的物方距离；将获取的所述摄像头的物方距离作为所述虚像显示设备的虚像距离，可以简单快速的实现对虚像显示设备的虚像距离的精确测量且成本低，可广泛应用于虚像显示设备的大规模生产和快速研发阶段。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的虚像距离测量方法的第一种流程示意图；
图2是本申请实施例提供的终端设备、摄像头和虚像显示设备之间的相对位置关系的示意图；
图3是本申请实施例提供的虚像距离测量方法的第二种流程示意图；
图4是本申请实施例提供的虚像距离测量方法的第三种流程示意图；
图5是本申请实施例提供的虚像距离测量方法的第四种流程示意图；
图6是本申请实施例提供的终端设备、摄像头、位移装置和对焦图卡之间的相对位置关系的示意图；
图7是本申请实施例提供的虚像距离测量方法的第五种流程示意图；
图8是本申请实施例提供的虚像距离测量装置的结构示意图；
图9是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
本申请实施例提供一种虚像距离测量方法可以应用于桌上型计算机、工控机、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、笔记本电脑、掌上电脑、平板电脑、手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、云端服务器等终端设备，终端设备也可以是用于实现所述虚像距离测量方法的专用设备，所述虚像距离测量方法通过终端设备的处理器在运行计算机程序时执行。终端设备包括处理器，还可以包括或外接摄像头、存储器、显示器、音频器件、通信模块、供电器件以及键盘、鼠标、遥控器等人机交互设备。本申请实施例对终端设备的具体类型不作任何限制。
在应用中，摄像头具体可以为通过人工手动控制对焦的手动对焦摄像头，也可以为具有自动对焦功能的自动对焦摄像头。
在应用中，处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
在应用中，存储器可以是终端设备的内部存储单元，例如，终端设备的硬盘或内存。存储器也可以是终端设备的外部存储设备，例如，终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。存储器还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在应用中，显示器可以是终端设备自带或外接的显示器，用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及数据。显示器包括显示面板，显示面板可以采用基于TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，薄膜晶体管液晶显示器)技术的液晶显示面板、基于LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示装置)技术的液晶显示面板、基于OLED(Organic Electroluminesence Display，有机电激光显示)技术的有机电激光显示面板、基于QLED(Quantum Dot Light Emitting Diodes，量子点发光二极管)技术的量子点发光二极管显示面板或曲面显示面板等。进一步的，显示器还可以包括覆盖显示面板的触控面板，触控面板检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器以确定触摸事件的类型，随后处理器根据触摸事件的类型在显示面板上提供相应的视觉输出。触控面板和显示面板可以作为两个独立的部件来实现终端设备的输入和输入功能，也可以集成而实现终端设备的输入和输出功能。
在应用中，音频器件可包括音频电路、扬声器、传声器、音频接口等。音频电路可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器，由扬声器转换为声音信号输出；另一方面，传声器将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路接收后转换为音频数据，再将音频数据输出给处理器处理后，由扬声器转换为声音信号输出，或者将音频数据输出至存储器以便进一步处理。
在应用中，通信模块可以提供基于电缆线的有线通信接口，例如，串口(RS232、RS485、RS422等)、通用接口总线(General-Purpose Interface Bus，GPIB)、以太网接口、USB接口等。通信模块还可以提供应用在网络设备上的包括无线局域网(wirelesslocalarea networks，WLAN)(例如，Wi-Fi网络)、蓝牙、Zigbee、移动通信网络、全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)、调频(frequency modulation，FM)、近距离无线通信技术(near field communication，NFC)、红外技术(infrared，IR)等通信技术的解决方案。通信模块可以是集成至少一个通信处理模块的一个或多个器件。通信模块可以包括天线，天线可以只有一个阵元，也可以是包括多个阵元的天线阵列。通信模块可以通过天线接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器。通信模块还可以从处理器接收待发送的信号，对其进行调频、放大，经天线转为电磁波辐射出去。
如图1所示，本申请实施例提供的虚像距离测量方法，包括：
步骤S101、当虚像显示设备的显示模组处于点亮状态时，控制摄像头对所述显示模组进行对焦。
在应用中，虚像显示设备可以是具备虚拟现实、增强现实和混合现实中的至少一种显示效果且被设置为的任意形状构造的头戴式显示设备或抬头显示设备，例如，智能眼镜、智能头盔、车载抬头显示器等。虚像显示设备的显示模组可以为显示型或投射型。显示型显示模组包括显示屏，显示屏可以直接显示图像，或者，显示微型投影仪投射到显示屏上的图像。投射型显示模组是通过微型投影仪将图像直接投射到人眼视网膜。虚像显示设备可以包括至少一个显示模组，例如，一个、两个或两个以上显示模组。
在应用中，虚像显示设备的显示模组点亮，是指虚像显示设备的一个显示模组显示图像或者将图像投射至摄像头。显示模组点亮时显示或投射的图像可以预先设置，例如，显示模组点亮时显示或投射的图像可以预先设置为包括至少两种图像元素的非纯色图像或开机画面。非纯色图像或开机画面可以是在虚像显示设备出厂之前默认存储于其存储器中的示例图像。控制摄像头对显示模组进行对焦是指控制摄像头对显示模组显示或投射的图像进行对焦，以使该图像位于摄像头的焦点位置，使摄像头能够实现对该图像的清晰成像。
在一个实施例中，步骤S101包括：
当虚像显示设备的显示模组处于点亮状态并显示或投射包括至少两种图像元素的非纯色图像或开机画面且摄像头对准所述显示模组的中心位置时，控制所述摄像头对所述非纯色图像或所述开机画面进行对焦。
在应用中，通过使显示模组点亮时显示或投射包括至少两种图像元素的非纯色图像或开机画面，利于后续控制摄像头对该非纯色图像或开机画面进行自动对焦。通过将非纯色图像或开机画面预先设置为虚像显示设备出厂之前默认存储于其存储器中的示例图像，无需耗费人工预先在虚像显示设备的存储器中额外存储其他图像。
在应用中，可以由测试人员手动控制虚像显示设备的显示模组处于点亮状态，例如，由测试人员手动触发虚像显示设备开机，使显示模组显示或投射图像，从而使显示模组处于点亮状态。也可以使终端设备与虚像显示设备通信连接，通过终端设备的处理器经由通信模块通过有线通信或无线通信方式控制显示模组处于点亮状态。
在应用中，可以通过夹具、机械臂等固定装置将虚像显示设备的显示模组朝向摄像头固定，然后由测试人员手动移动摄像头并肉眼观察位于摄像头视野中的显示模组显示或投射的图像，将摄像头移动到其视野中心对准显示模组的中心位置(即显示模组显示或投射的图像中心)，使摄像头对准显示模组，此时由测试人员手动触发摄像头对显示模组进行手动或自动对焦。也可以通过夹具、机械臂等固定装置将虚像显示设备的显示模组朝向摄像头固定，然后采用二轴或多轴云台摄像头(例如，带调倾角的五轴云台摄像头)，使终端设备与摄像头通信连接，通过终端设备的处理器控制摄像头移动，在摄像头移动过程中控制摄像头持续拍摄位于其视野中的图像，处理器获取摄像头拍摄的图像并分析该图像是否位于摄像头的视野中心，在摄像头拍摄的图像位于摄像头的视野中心时，控制摄像头停止移动，此时处理器确定摄像头对准显示模组，然后由处理器控制摄像头对显示模组进行自动对焦。终端设备自带摄像头时，处理器可直接通过基于电缆线(例如，数据总线)的有线通信方式控制摄像头；终端设备外接摄像头时，处理器经由通信模块通过有线通信或无线通信方式控制摄像头。
在一个实施例中，步骤S101包括：
控制摄像头捕捉所述显示模组显示或投射的画面；
通过位移装置控制所述虚像显示设备移动，以使所述摄像头的视野中心对准所述显示模组的中心位置；
判断所述摄像头捕捉画面是否清晰；
当所述摄像头捕捉到的画面清晰时，确定所述显示模组处于所述摄像头的焦点位置。
在应用中，可以通过终端设备的处理器控制摄像头捕捉显示模组显示或投射的画面，然后通过图像处理算法分析判断画面是否清晰，如果清晰则确定显示模组处于摄像头的焦点位置。判断画面是否清晰的方法具体可以是获取摄像头捕捉到的画面的MTF(Modulation Transfer Function)或SFR(Spatial Frequency Response)数值，该数值一般用于表征图像画面的清晰度，若该数值达到或接近最大值，则判定摄像头捕捉到的画面清晰。
在一个实施例中，在执行步骤S101时，还包括：
通过位移装置控制所述虚像显示设备移动，使所述摄像头的视野中心对准所述显示模组的中心位置。
在应用中，不论摄像头是否可移动，可以将虚像显示设备固定于位移装置，通过位移装置控制虚像显示设备移动。可以由测试人员手动控制位移装置移动并肉眼观察位于摄像头视野中的显示模组显示或投射的图像，将显示模组的中心位置(即显示模组显示或投射的图像中心)移动到对准摄像头的视野中心的位置，使摄像头对准显示模组，此时由测试人员手动触发摄像头对显示模组进行手动或自动对焦。也可以使终端设备与位移装置通信连接，通过终端设备的处理器控制位移装置移动，在位移装置移动过程中处理器控制摄像头持续拍摄位于其视野中的图像，处理器获取摄像头拍摄的图像并分析该图像是否位于摄像头的视野中心，在摄像头拍摄的图像位于摄像头的视野中心时，控制位移装置停止移动，此时处理器确定摄像头对准显示模组，然后由处理器控制摄像头对显示模组进行自动对焦。终端设备经由通信模块通过有线通信或无线通信方式控制位移装置。当摄像头可以移动且可通过位移装置控制虚像显示设备移动时，可以根据实际需要控制摄像头和虚像显示设备之间的至少一个移动，以使摄像头对准显示模组。
在应用中，位移装置可以根据实际需要设置为任意的可以在一维、二维或三维空间内移动的装置，例如，可控滑轨、双轴位移平台或多轴位移平台，多轴位移平台具体可以为五轴位移平台。
如图2所示，示例性的示出了终端设备1外接摄像头2时，终端设备1、摄像头2和虚像显示设备3之间的相对位置关系的示意图。
步骤S102、当所述显示模组处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的物方距离；
步骤S103、将获取的所述摄像头的物方距离作为所述虚像显示设备的虚像距离。
在应用中，头戴式显示模组处于摄像头的焦点位置时，摄像头的物方焦点位于头戴式显示模组的像方焦平面、与头戴式显示模组的像方焦点重合，此时摄像头的物方距离可以作为虚像显示设备的虚像距离(即像方距离)。摄像头的物方距离可以根据预先测量并记录的摄像头的对焦数值与物方距离之间的对应关系获得。
在应用中，当虚像显示设备包括两个显示模组时，可以重复执行步骤S101～S103，控制摄像头对其中一个显示模组进行对焦，在其中显示模组处于摄像头的焦点位置时，获取摄像头的物方距离，以获得其中一个显示模组的虚像距离，在完成获得其中一个显示模组的虚像距离之后，按照相同方法继续获得另一个显示模组的虚像距离。
如图3所示，在一个实施例中，所述摄像头为自动对焦摄像头；
步骤S102包括：
步骤S301、当所述显示模组处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的第一对焦数值。
在应用中，摄像头完成对显示模组显示或投射的图像的自动对焦操作时，图像中心处于摄像头的焦点位置，此时终端设备的处理器获取摄像头的对焦数值。本实施例中将显示模组处于摄像头的焦点位置时获取的对焦数值定义为第一对焦数值，是为了与对焦图卡处于摄像头的焦点位置时获取的第二对焦数值进行区分。
步骤S302、根据所述第一对焦数值和预存的对焦索引表，获取与所述第一对焦数值对应的物方距离；其中，所述对焦索引表用于记录K组不同的所述摄像头的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系，K＞1且为整数；
步骤S303、将与所述第一对焦数值对应的物方距离作为所述摄像头的物方距离。
在应用中，对焦索引表是事先通过K组数据测量操作获取的K组不同的所述摄像头的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系并记录所形成的数据表。K为大于1的整数，K的数值越大，根据对焦索引表获取的虚像距离越准确。
在应用中，对焦索引表具体可以是显示查找表(LUT，look-up-table)，还可以是具有同等的输入数据即根据输入数据查找对应的输出数据功能的其他数据表或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)类存储介质。
在应用中，当对焦索引表中记录有与第一对焦数值相等的第二对焦数值时，可以在对焦索引表中查找到与第一对焦数值对应的物方距离，作为显示模组处于所述摄像头的焦点位置时摄像头的物方距离，从而得到显示模组的虚像距离；当对焦索引表中未记录有与第一对焦数值相等的第二对焦数值时，则无法在对焦索引表中查找到与第一对焦数值对应的物方距离，此时可以将与第一对焦数值接近的第二对焦数值对应的物方距离，作为显示模组处于所述摄像头的焦点位置时摄像头的物方距离，从而得到显示模组的虚像距离。
在一个实施例中，步骤S302包括：
根据所述第一对焦数值，在所述对焦索引表中查找与所述第一对焦数值之间的绝对差值最小的第三对焦数值；
获取所述对焦索引表中与查找到的第三对焦数值对应的物方距离，作为与所述第一对焦数值对应的物方距离。
在应用中，由于对焦索引表中不一定记录有与第一对焦数值相等的第二对焦数值，因此，为了保证能够根据第一对焦数值在预存索引表中查找到对应的物方距离，可以根据对焦索引表中与第一对焦数值之间的差值最小的第三对焦数值在对焦索引表中查找对应的物方距离。第三对焦数值为对焦索引表中记录的所有第二对焦数值中与第一对焦数值的绝对差值最小的一个第二对焦数值。绝对差值的定义为两个数值之间的差值的绝对值。
如图4所示，在一个实施例中，在图3所对应的实施例的基础上，步骤S101之前，包括用于形成对焦索引表的如下步骤：
步骤S401、获取K组不同的所述摄像头的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系；
步骤S402、记录所述K组不同的所述摄像头的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系，形成所述对焦索引表。
在应用中，在控制所述摄像头对所述显示模组进行对焦的步骤之前，可以事先通过摄像头在对焦图卡与摄像头之间间隔一定间隔距离时，对准对焦图卡的中心位置并进行自动对焦，获取摄像头此时的第二对焦数值，将对焦图卡与摄像头之间的间隔距离作为摄像头的物方距离，并建立物方物方距离与第二对焦数值之间的对应关系；然后改变摄像头与对焦图卡之间的间隔距离，获得下一组摄像头的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系；如此循环往复，直到获得足够多数量的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系，记录并形成对焦索引表。
如图5所示，在一个实施例中，步骤S401包括如下步骤：
步骤S501、当对焦图卡位于所述摄像头的摄像范围内的任一位置时，获取所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离。
在应用中，摄像头与对焦图卡之间的间隔距离可以由用户或终端设备控制红外测距仪、激光测距仪或电子尺等测距工具测量得到，也可以由用户通过尺子人工测量。
步骤S502、保持所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离不变，控制所述摄像头对所述对焦图卡进行自动对焦。
在应用中，对焦图卡朝向摄像头的一面具有包括至少两种图像元素的非纯色图像，以利于摄像头进行自动对焦。具体的，对焦图卡可以为标识有中心点位置且对比度较大的非纯色图像，例如，带有对称十字箭头的黑白图像。摄像头与对焦图卡之间的物方距离可以根据实际需要设置为任意距离。
在应用中，可以通过位移装置固定对焦图卡，使对焦图卡的图像朝向摄像头，位移装置可以自带测距功能或者人眼可视的距离刻度，然后由测试人员手动控制位移装置移动，将摄像头与对焦图卡的图像之间的间隔距离设置为已知的物方距离，在保证二者物方距离不变的情况下，手动微调摄像头，并肉眼观察位于摄像头视野中的对焦图卡的图像，将摄像头的视野中心对准对焦图卡的图像中心，使摄像头对准对焦图卡，此时由测试人员手动触发摄像头对显示模组进行自动对焦。也可以通过位移装置固定对焦图卡使对焦图卡的图像朝向摄像头，采用二轴或多轴云台摄像头，使终端设备与位移装置和摄像头通信连接，通过终端设备的处理器控制位移装置和摄像头中的至少一个移动，将摄像头与对焦图卡的图像之间的距离设置为已知的物方距离，在保证二者物方距离不变的情况下，处理器微调摄像头并控制摄像头持续拍摄位于其视野中的图像，处理器获取摄像头拍摄的图像并分析该图像是否位于摄像头的视野中心，在摄像头拍摄的图像位于摄像头的视野中心时，控制摄像头停止移动，此时处理器确定摄像头对准对焦图卡，然后由处理器控制摄像头对对焦图卡进行自动对焦。
步骤S503、当所述对焦图卡处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的第二对焦数值。
在应用中，摄像头完成对对焦图卡的图像的自动对焦操作时，图像中心处于摄像头的焦点位置，此时终端设备的处理器获取摄像头的对焦数值，得到第二对焦数值。
步骤S504、将所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离作为所述摄像头的物方距离，并建立所述摄像头的物方距离与所述第二对焦数值之间的对应关系。
在应用中，物方距离与第二对焦数值之间的对应关系具体可以为映射关系。
步骤S505、改变所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离，然后返回执行步骤S501，直到获得K组不同的所述摄像头的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系时为止。
在应用中，在获得一组物方距离与第二对焦数值之间的对应关系之后，可以改变摄像头与对焦图卡之间的物方距离，然后返回步骤S501，重复执行步骤S501～S503获得下一组物方距离与第二对焦数值之间的对应关系，如此循环反复，直到获得K组不同的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系时为止。
在应用中，可以预先建立对焦索引表，每获得一组物方距离与第二对焦数值之间的对应关系即写入对焦索引表。也可以在获得K组不同的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系之后，再建立对焦索引表，并将K组对应关系批量写入对焦索引表。
如下表所示，示例性的示出了一个对焦索引表，记录有K个不同的对焦数值N1、N2、…、Nk(即第二对焦数值)与K个不同的物方距离L1、L2、…、Lk之间的对应关系。
| 对焦数值 | 物方距离 |
| N<sub>1</sub> | L<sub>1</sub> |
| N<sub>2</sub> | L<sub>2</sub> |
| … | … |
| N<sub>k</sub> | L<sub>k</sub> |
在一个实施例中，步骤S101之前，包括：
通过穷举法穷举K个不同的物方距离；
步骤S505，包括：
固定所述摄像头的位置，通过位移装置控制所述对焦图卡移动，以将所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离设置为所述K个不同的物方距离中的一个。
在应用中，K的数值理论上可以设置为无穷大，可以通过穷举法穷举多个不同的物方距离，然后依次将摄像头与对焦图卡之间的间隔距离设置为不同的物方距离，重复执行S501～S503，获得K组不同的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系并记录，以形成对焦索引表。可以按照间隔距离由大到小或者由小到大的顺序，通过位移装置控制对焦图卡由远及近或由近及远的朝向摄像头移动，以改变摄像头与对焦图卡之间的间隔距离。
如图6所示，示例性的示出了终端设备1外接摄像头2时，终端设备1、摄像头2、位移装置4和对焦图卡5之间的相对位置关系的示意图；其中，位移装置4示例性的示意为可控滑轨。
如图7所示，在一个实施例中，步骤S101之前，包括：
步骤S701、通过穷举法穷举K个不同的物方距离，进入步骤S702；
步骤S702、通过位移装置控制对焦图卡移动，将摄像头与对焦图卡之间的间隔距离设置为K个不同的物方距离中的一个，进入步骤S703；
步骤S703、将摄像头对准对焦图卡，进入步骤S704；
步骤S704、控制摄像头对对焦图卡进行自动对焦，进入步骤S705；
步骤S705、获取摄像头的第二对焦数值，进入步骤S706；
步骤S706、建立摄像头与对焦图卡之间的物方距离与所述第二对焦数值之间的对应关系，进入步骤S707；
步骤S707，是否获得K组不同的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系；若是，进入步骤S708；若否，进入步骤S702；
步骤S708、记录K组不同的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系，形成对焦索引表。
在应用中，当终端设备与摄像头和位移装置通信连接，能够自动控制摄像头和位移装置移动时，步骤S701～S708可由终端设备的处理器自动完成，无需人工参与，可有效提高测量效率和精度，可广泛应用于虚像显示设备的大规模生产和快速研发阶段。
在一个实施例中，所述摄像头为手动对焦摄像头；
步骤S102包括：
当所述显示模组处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的镜头参数；
在保持所述摄像头的镜头参数不变的前提下，控制所述摄像头对对焦图卡进行对焦；
当所述对焦图卡处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离；
将所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离作为所述摄像头的物方距离。
在应用中，在保持摄像头的镜头参数不变的情况下，摄像头对任意物体或画面进行对焦时的物方距离也是不变的。因此，在保持摄像头的镜头参数不变的情况下，对焦图卡处于摄像头的焦点位置时获得的物方距离等于显示模组处于所述摄像头的焦点位置时的物方距离，从而可以将对焦图卡处于摄像头的焦点位置时，摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离作为虚像显示设备的虚像距离。
在一个实施例中，步骤S103之后，还包括：
显示所述显示模组的虚像距离。
在应用中，终端设备通过自带的显示器或外接的显示器将虚像距离显示给用户。终端设备自带显示器时，处理器通过基于电缆线(例如，数据总线)的有线通信方式控制显示器；终端设备外接显示器时，处理器经由通信模块通过有线通信或无线通信方式控制显示器。终端设备还可以通过其他人机交互方式将虚像距离告知用户，例如，通过音频器件语音播报虚像距离，将虚像距离发送至用户的手机、笔记本、个人数字助理等用户终端。
本申请提供的方法实施例通过在虚像显示设备的显示模组点亮且摄像头对准显示模组时，控制摄像头对显示模组进行自动对焦；在显示模组处于摄像头的焦点时，获取摄像头的第一对焦数值；根据第一对焦数值和用于记录K组不同的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系的预存索引表，获取与第一对焦数值对应的物方距离作为显示模组的虚像距离并显示，可以简单快速的实现对虚像显示设备的虚像距离的精确测量且成本低，可广泛应用于虚像显示设备的大规模生产和快速研发阶段。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
如图8所示，本申请实施例的还提供一种虚像距离测量装置100，用于执行上述方法实施例中的方法步骤。虚像距离测量装置100，可以是集成有摄像头和处理器的摄像装置，也可以是终端设备的处理器中的虚拟装置(virtual appliance)。虚像距离测量装置100，包括：
处理单元101及摄像单元102；
所述摄像单元102，用于当虚像显示设备的显示模组处于点亮状态时，对所述显示模组进行对焦；
所述处理单元101，用于当所述显示模组处于摄像头的焦点位置摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的物方距离；以及，将获取的所述摄像头的物方距离作为所述虚像显示设备的虚像距离。
在应用中，摄像单元和处理单元可以是处理器中的软件程序单元，摄像单元也可以是摄像头、处理单元也可以是处理器。
在一个实施例中，所述虚像距离测量装置还包括：
移动单元，用于通过位移装置控制所述虚像显示设备移动，使所述摄像头的视野中心对准所述显示模组的中心位置。
在一个实施例中，所述虚像距离测量装置还包括：
获取单元，用于获取K组不同的所述摄像头的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系；
记录单元，用于记录所述K组不同的所述摄像头的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系，形成所述对焦索引表。
在一个实施例中，所述虚像距离测量装置还包括：
穷举单元，用于通过穷举法穷举K个不同的物方距离；
所述移动单元，还用于固定所述摄像头的位置，通过位移装置控制所述对焦图卡移动，以将所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离设置为所述K个不同的物方距离中的一个。
在一个实施例中，所述虚像距离测量装置包括：穷举单元、移动单元、对焦单元、第一获取单元、建立单元、判断单元、记录单元，各单元具体功能如下：
穷举单元，用于通过穷举法穷举K个不同的物方距离；
移动单元，用于通过位移装置控制对焦图卡移动，将摄像头与对焦图卡之间的间隔距离设置为K个不同的物方距离中的一个，将摄像头对准对焦图卡；
对焦单元，用于控制摄像头对对焦图卡进行自动对焦；
第二获取单元，用于获取摄像头的第二对焦数值；
建立单元，用于建立摄像头与对焦图卡之间的物方距离与所述第二对焦数值之间的对应关系；
判断单元，用于判断是否获得K组不同的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系；若是，进入记录单元；若否，进入移动单元；
记录单元，用于记录K组不同的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系，形成对焦索引表。
需要说明的是，上述单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
如图9所示，本申请的一个实施例还提供一种终端设备1包括：至少一个处理器11(图9中仅示出一个)处理器、存储器12以及存储在所述存储器12中并可在所述至少一个处理器11上运行的计算机程序13，所述处理器11执行所述计算机程序13时实现上述任意各个虚像距离测量方法实施例中的步骤。
在应用中，终端设备可以是桌上型计算机、工控机、超级移动个人计算机、笔记本电脑、掌上电脑、平板电脑、手机、个人数字助理、云端服务器等。终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，图9仅仅是终端设备的举例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。
本申请实施例还提供一种虚像距离测量系统，包括：摄像头以及上述的终端设备，所述终端设备与所述摄像头通信连接。
在一个实施例中，所述虚像距离测量系统还包括：位移装置，所述位移装置与所述终端设备通信连接，所述位移装置用于固定所述虚像显示设备和改变对焦图卡的位置，所述位移装置为可控滑轨、双轴位移平台或多轴位移平台。
需要说明的是，上述装置、单元、设备、系统之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个虚像距离测量方法实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行时实现可实现上述各个虚像距离测量方法实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种虚像距离测量方法，其特征在于，包括：
当虚像显示设备的显示模组处于点亮状态时，控制摄像头对所述显示模组进行对焦；
当所述显示模组处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的物方距离；
将获取的所述摄像头的物方距离作为所述虚像显示设备的虚像距离。
2.如权利要求1所述的虚像距离测量方法，其特征在于，所述摄像头为自动对焦摄像头；
所述当所述显示模组处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的物方距离的步骤，包括：
当所述显示模组处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的第一对焦数值；
根据所述第一对焦数值和预存的对焦索引表，获取与所述第一对焦数值对应的物方距离；其中，所述对焦索引表用于记录K组不同的所述摄像头的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系，K＞1且为整数；
将与所述第一对焦数值对应的物方距离作为所述摄像头的物方距离。
3.如权利要求2所述的虚像距离测量方法，其特征在于，在所述控制所述摄像头对所述显示模组进行对焦的步骤之前，所述方法还包括：
获取K组不同的所述摄像头的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系；
记录所述K组不同的所述摄像头的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系，形成所述对焦索引表。
4.如权利要求3所述的虚像距离测量方法，其特征在于，所述获取K组不同的所述摄像头的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系的步骤，包括：
当对焦图卡位于所述摄像头的摄像范围内的任一位置时，获取所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离；
保持所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离不变，控制所述摄像头对所述对焦图卡进行自动对焦；
当所述对焦图卡处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的第二对焦数值；
将所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离作为所述摄像头的物方距离，并建立所述摄像头的物方距离与所述第二对焦数值之间的对应关系；
改变所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离，然后返回执行所述获取所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离的步骤，直到获得K组不同的所述摄像头的物方距离与第二对焦数值之间的对应关系时为止。
5.如权利要求4所述的虚像距离测量方法，其特征在于，所述改变所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离的步骤，包括：
固定所述摄像头的位置，通过位移装置控制所述对焦图卡移动，以将所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离设置为K个不同的所述摄像头的物方距离中的一个。
6.如权利要求2至5中任一项所述的虚像距离测量方法，其特征在于，所述根据所述第一对焦数值和预存的对焦索引表，获取与所述第一对焦数值对应的物方距离的步骤，包括：
根据所述第一对焦数值，在所述对焦索引表中查找与所述第一对焦数值之间的绝对差值最小的第三对焦数值；
获取所述对焦索引表中与查找到的第三对焦数值对应的物方距离，作为与所述第一对焦数值对应的物方距离。
7.如权利要求1所述的虚像距离测量方法，其特征在于，所述摄像头为手动对焦摄像头；
所述当所述显示模组处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的物方距离的步骤，包括：
当所述显示模组处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的镜头参数；
在保持所述摄像头的镜头参数不变的前提下，控制所述摄像头对对焦图卡进行对焦；
当所述对焦图卡处于所述摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离；
将所述摄像头与所述对焦图卡之间的间隔距离作为所述摄像头的物方距离。
8.如权利要求1至5和7中任一项所述的虚像距离测量方法，其特征在于，所述控制摄像头对所述显示模组进行对焦的步骤，包括：
控制摄像头捕捉所述显示模组显示或投射的画面；
通过位移装置控制所述虚像显示设备移动，以使所述摄像头的视野中心对准所述显示模组的中心位置；
判断所述摄像头捕捉画面是否清晰；
当所述摄像头捕捉到的画面清晰时，确定所述显示模组处于所述摄像头的焦点位置。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述的虚像距离测量方法。
10.一种虚像距离测量系统，其特征在于，包括：摄像头以及如权利要求9所述的终端设备，所述终端设备与所述摄像头通信连接。
11.如权利要求10所述的虚像距离测量系统，其特征在于，所述系统还包括：位移装置，所述位移装置用于固定所述虚像显示设备和改变对焦图卡的位置，所述位移装置为可控滑轨、双轴位移平台或多轴位移平台。
12.一种虚像距离测量装置，其特征在于，包括：处理单元及摄像单元；
所述摄像单元，用于当虚像显示设备的显示模组处于点亮状态且时，对所述显示模组进行对焦；
所述处理单元，用于当所述显示模组处于摄像头的焦点位置时，获取所述摄像头的物方距离；以及将获取的所述摄像头的物方距离作为所述虚像显示设备的虚像距离。
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| CN202010175461.8A CN113395439A (zh) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | 虚像距离测量方法、系统、装置及终端设备 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117073988A (zh) * | 2023-08-18 | 2023-11-17 | 交通运输部公路科学研究所 | 抬头显示虚像距离测量系统及方法、电子设备 |
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| CN108362479A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种虚像像距测量系统和虚像像距的确定方法 |
| CN110336996A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-10-15 | 歌尔股份有限公司 | 虚像距测试方法、装置、头戴设备及计算机可读存储介质 |
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2020
- 2020-03-13 CN CN202010175461.8A patent/CN113395439A/zh active Pending
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