CN114500977A - 视觉增强的智能穿戴设备及实现立体视觉换位的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视觉增强的智能穿戴设备及实现立体视觉换位的方法，包括穿戴设备主体，穿戴设备主体上设置有摄像镜头、图像传感器、图像信息接收和传输单元、图像增强单元以及近眼光学系统，近眼光学系统的光轴、视场角与其所配置的摄像镜头的光轴与视场角相匹配，图像传感器设置在摄像镜头后方，真实景物通过图像成像装置进入图像传感器进行图像采集，并通过图像增强单元使智能穿戴设备在微光和弱光环境中采集到的弱光环境图像增强后并清晰化显示。本发明能保证在暗环境的真实立体视觉增强，远程无障碍的立体真实视觉的互换。

Description

视觉增强的智能穿戴设备及实现立体视觉换位的方法
技术领域
本发明属于智能数码网络技术应用领域，涉及图像采集、视觉增强和视觉换位技术应用，具体涉及一种视觉增强的智能穿戴设备及实现立体视觉换位的方法。
背景技术
在现代生活中，人们有时候需要远距离观察物品，或者偶尔想旅游观光但是却因为各种各样的缘由没有办法成行，应用本发明的智能穿戴设备，仅当有一人将观光旅游的视频上传，就可以实现视觉互换，足不出户，游遍美景；
在现有技术中，仅仅存在能够虚拟现实的穿戴设备，远远达不到使使用者产生身临其境、亲身经历的感觉。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是一种视觉增强的智能穿戴设备及实现立体视觉换位的方法，在智能穿戴设备的两侧分别设置一个以上的摄像镜头；并在此摄像镜头的后面分别设置图像传感器；在智能穿戴设备的两侧，人眼的前面，设置一到两套近眼光学系统；此光学系统可让人眼能看到显示图像的同时，也可透过系统看到真实的外部环境图像；单侧的摄像镜头与近眼光学系统视场相配合，视场角度比为一倍或其它倍率；将单侧的摄像镜头对真实景物通过真实物光成像到图像传感器上；图像传感器采集到暗环境的真实景物图像后；通过对应单侧的近眼光学系统将虚拟景物显示出来；人眼通过观察近眼光学系统显示的虚拟景物，就能看到与真实景物对应的增强景物；当一套以上的视觉增强系统，对相同的真实景物工作时，调整适当的光轴角度，就可以得到立体的视觉增强效果。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种视觉增强的智能穿戴设备，其特征在于：包括穿戴设备主体，穿戴设备主体上设置有摄像镜头、图像传感器、图像信息接收和传输单元、图像增强单元以及近眼光学系统，近眼光学系统的光轴、视场角与其所配置的摄像镜头的光轴与视场角相匹配，图像传感器设置在摄像镜头后方，真实景物通过图像成像装置进入图像传感器进行图像采集，并通过图像增强单元使智能穿戴设备在微光和弱光环境中采集到的弱光环境图像增强后并清晰化显示。
作为优选的技术方案，每套近眼光学系统还均设置有近眼显示屏，使经过增强处理后形成的虚拟景物，能够在显示屏上显示出来；
通过近眼光学系统将近眼显示屏显示的图像投射到人眼，环境物光图像透过近眼光学系统同时透射到人眼，实现外界环境与虚拟图像的叠加显示。
作为优选的技术方案，近眼光学系统中对应设置有目间距调节装置，通过目间距调节装置增加或减小两近眼光学系统之间的光轴距离，使其光轴间距与观察者眼间距离相配合。
作为优选的技术方案，近眼显示屏与近眼光学系统之间还设置有视度调节装置，用于增加或减小近眼显示屏与近眼光学系统之间的轴向距离，使近眼光学系统的近视度发生改变。
穿戴设备主体分为图像采集端装置以及图像重现端装置，图像采集端装置与图像重现端装置的设备参数配置相匹配，实现图像采集端装置与图像重现端装置之间的互换使用，通过图像信息的传输与复制，一个图像采集端对应多个图像重现端；
具体步骤如下：
S1、真实景物通过图像成像装置进入图像传感器进行图像采集；
S2、采集的图像进入图像增强单元进行图像增强处理；
S3、经过图像增强单元进行增强后进行图像的存储或传输；
S4、通过增强后的图像同时导入近眼光学系统的图像显示屏进行图像显示；
S5、增强图像完成近眼光学系统显示后，调节位于近眼显示屏与近眼光学系统之间的视度调节装置可调节近眼显示屏与近眼光学系统之间的轴向距离，使近眼光学系统的近视度发生改变，加大或减小近眼光学系统的视度；
S6、同时，可调节两套近眼光学系统之间的目间距调节装置，使两套近眼光学系统之间的光轴距离增加或减小，使其光轴间距与观察人眼的距离相同，达到调节目间距的作用；
S7、经过上述装置作用后的图像，清晰的映射在每套近眼光学系统中设计的显示屏上，使经过增强处理后形成的虚拟景物，投射到观察者眼中，让人眼能看到使用本设备时本来看不到的景物场镜，实现视觉增强功能；
S8、在采集图像装置采集到的图像，经过图像增强和通道处理后，通过信息存储或传输装置，将图像传输到图像重现端装置中；
S9、重现端接收到图像信息后，分别将采集端采集的图像以虚拟景物显示到对应的近眼光学系统，以供人眼观察，观察者通过增强物光，感受到增强景物，实现远端景物真实立体再现的视觉换位技术效果。
作为优选的技术方案，图像采集端装置的信息存储和输出装置，存储或输出的信息通道为单一多通道，或者为多通道合成，即信息通道可以为每一路信号作为一个通道独立传输或者多路信号合成为一个通道进行传输或存储，其输出或存储的信息到图像重现端装置为分开并对应重现的。
作为优选的技术方案，设备的传输装置为有线传输或无线传输，传输时将每个图像数据通道单独传输，或者将各通道合成一个通道进行传输，且保证图像重现端将各通道分开，并重现到对应的显示通道上。
本发明的有益效果是：本发明中，真实景物通过真实物光进入摄像镜头，经摄像镜头成像到各自的图像传感器上，传感器采集的图像信息用于存储与传输，存储的文件能保证重现显示时能分开对应相应的近眼光学系统显示图像；信息传输可以是针对每一路信息分开传输，也可以是多路信息合并一路传输，但都能保证重现显示时能分开对应相应的近眼光学系统显示图像，图像信息传输的方式可以是文件复制，无线传输，有线传输等。重现端接收到图像信息后，分别将采集端采集的图像以虚拟景物显示到对应的近眼光学系统，以供人眼观察。观察者通过增强物光，感受到增强景物。实现远程景物真实立体再现的视觉换位技术效果。
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为本发明的穿戴设备使用状态图；
图2为本发明的穿戴设备的工作部分的结构示意图；
图3为本发明近眼光学系统与近眼显示屏的结构示意图；
图4为本发明的智能穿戴设备的视觉图像换位传输的技术应用方法的示意图；
图5为本发明的智能穿戴设备的图像采集、视觉增强和立体视觉换位的技术应用工作流程示意图；
图6为的整体结构示意图。
具体实施方式
如图1-图3所示，包括穿戴设备主体，穿戴设备主体上设置有摄像镜头7、图像传感器8、图像信息接收和传输单元、图像增强单元10以及近眼光学系统6，近眼光学系统6的光轴、视场角与其所配置的摄像镜头7的光轴与视场角相匹配，图像传感器设置在摄像镜头7后方，真实景物1通过图像成像装置进入图像传感器8进行图像采集，并通过图像增强单元10使智能穿戴设备在微光和弱光环境中采集到的弱光环境图像增强后并清晰化显示；
穿戴设备还设置有图像存储和输出装置，图像的传输或存储方式可以是各采集通道分开，也可以将各通道合成一个通道处理，如图4所示，其输出或存储的信息到图像重现端是可以分开并对应重现的；
图像增强单元使该智能穿戴设备在微光和弱光环境中，可以让人眼本来看不见，或者看不清楚的弱光环境图像通过增强后，能清晰的让人看见增强景物2；
穿戴设备还在每套近眼光学系统中设计了近眼显示屏13，使经过增强处理后形成的虚拟景物，能够在显示屏上显示出来，从而投射到观察者眼中；
穿戴设备还在两套近眼光学系统之结构中对应设置了目间距调节装置11，通过此装置，能够增加或减小两近眼光学系统之间的光轴距离，使其光轴间距与观察者眼间距离相同；
穿戴设备上还在近眼显示屏与近眼光学系统之间设置了视度调节装置12，通过此装置，能够增加或减小近眼显示屏与近眼光学系统之间的轴向距离，使近眼光学系统的近视度发生改变，加大或减小近眼光学系统的视度，以配合使用者的个体视度差异；
穿戴设备的采集端与重现端的参数配置是相匹配的，所以采集端与重现端是完全可以互换的；
通过图像信息的传输与复制，一个采集端可对应多个重现端。
如图5所示，图像采集与视觉增强工作过程如下：
真实景物反射物光通过图像采集装置的摄像镜头，在摄像镜头的对物成像作用下进入图像传感器装置；图像传感器将采集到的图像导入到图像增强单元，在图像增强单元的增强作用后进入到图像存储装置或者图像信息传输装置13；经过图像增强单元得到的增强图像导入到近眼显示屏；增强图像完成近眼光学系统显示后，调节位于近眼显示屏与近眼光学系统之间的视度调节装置可调节近眼显示屏与近眼光学系统之间的轴向距离，使近眼光学系统的近视度发生改变，加大或减小近眼光学系统的视度；同时，可调节两套近眼光学系统之间的目间距调节装置，使两套近眼光学系统之间的光轴距离增加或减小，使其光轴间距与观察人眼9的距离相同，达到调节目间距的作用；经过上述装置作用后的图像，清晰的映射在每套近眼光学系统中设计的显示屏上，使经过增强处理后形成的虚拟景物，投射到观察者眼中。
图像信息的传输：
设备采集端通过传输装置的有线传输或无线传输，将增强图像由独立图像数据通道或者合成图像数据通道传输至设备重现端的图像信息接收单元；图像信息接收单元接收到增强图像信息后，将图像信息传输通道分开，并导入到与之发送时相对应的显示通道上；图像信息接收单元将显示通道对应的图像信息导入图像增强单元10，在得到的增强图像后导入到近眼显示屏；增强图像完成近眼光学系统显示后，调节位于近眼显示屏与近眼光学系统之间的视度调节装置可调节近眼显示屏与近眼光学系统之间的轴向距离，使近眼光学系统的近视度发生改变，加大或减小近眼光学系统的视度；同时，可调节两套近眼光学系统之间的目间距调节装置，使两套近眼光学系统之间的光轴距离增加或减小，使其光轴间距与观察人眼的距离相同，达到调节目间距的作用；经过上述装置作用后的图像，清晰的映射在每套近眼光学系统中设计的显示屏上，使经过增强处理后形成的虚拟景物，投射到观察者眼中。
如图6所示，图像信息的立体视觉换位实现方法如下：
设备的采集端与重现端的参数配置一致，使得采集端与重现端的作用是完全可以互相转换的，即上述传输路径既可以由采集端到重现端，亦可以由重现端到采集端，此时，采集端功能变为重现端功能，重现端功能变换为采集端功能；
重现端接收到图像信息后，分别将采集端采集的图像以虚拟景物5显示到对应的近眼光学系统，以供人眼观察，观察者通过增强物光4，感受到增强景物2，实现远端景物真实立体再现的视觉换位技术效果
结合上述智能穿戴设备的图像采集与视觉增强、图像信息的传输方法，改变图像信息的传输路径，将图像信息增强后进行传输；通过设备的图像信息的传输与复制功能，一个采集端可对应多个重现端，进而实现该智能穿戴设备的视觉换位工作，使经过增强处理后形成的虚拟景物，投射到观察者眼中。
本发明可让人眼能看到显示图像的同时，也可透过系统看到真实的外部环境图像；单侧的摄像镜头与近眼光学系统视场相配合，视场角度比为一倍或其它倍率；将单侧的摄像镜头对真实景物通过真实物光3成像到图像传感器上；图像传感器采集到暗环境的真实景物图像后；通过对应单侧的近眼光学系统将虚拟景物显示出来；人眼通过观察近眼光学系统显示的虚拟景物，就能看到与真实景物对应的增强景物；当一套以上的视觉增强系统，对相同的真实景物工作时，调整适当的光轴角度，就可以得到立体的视觉增强效果
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种视觉增强的智能穿戴设备，其特征在于：包括穿戴设备主体，穿戴设备主体上设置有摄像镜头、图像传感器、图像信息接收和传输单元、图像增强单元以及近眼光学系统，近眼光学系统的光轴、视场角与其所配置的摄像镜头的光轴与视场角相匹配，图像传感器设置在摄像镜头后方，真实景物通过图像成像装置进入图像传感器进行图像采集，并通过图像增强单元使智能穿戴设备在微光和弱光环境中采集到的弱光环境图像增强后并清晰化显示。
2.根据权利要求1所述的视觉增强的智能穿戴设备，其特征在于：每套近眼光学系统包括近眼显示屏与图像叠加透射的光学系统，使经过增强处理后形成的虚拟景物，能够在显示屏上显示出来；
通过近眼光学系统将近眼显示屏显示的图像投射到人眼，环境物光图像透过近眼光学系统同时透射到人眼，实现外界环境与虚拟图像的叠加显示。
3.根据权利要求1所述的视觉增强的智能穿戴设备，其特征在于：近眼光学系统中对应设置有目间距调节装置，通过目间距调节装置增加或减小两近眼光学系统之间的光轴距离，使其光轴间距与观察者眼间距离相配合。
4.根据权利要求2所述的视觉增强的智能穿戴设备，其特征在于：近眼显示屏与近眼光学系统之间还设置有视度调节装置，用于增加或减小近眼显示屏与近眼光学系统之间的轴向距离，使近眼光学系统的近视度发生改变。
5.一种基于权利要求1至4任意一项所述的视觉增强智能穿戴设备实现立体视觉换位的方法，其特征在于：穿戴设备主体分为图像采集端装置以及图像重现端装置，图像采集端装置与图像重现端装置的设备参数配置相匹配，实现图像采集端装置与图像重现端装置之间的互换使用，通过图像信息的传输与复制，一个图像采集端对应多个图像重现端；
具体步骤如下：
S1、真实景物通过图像成像装置进入图像传感器进行图像采集；
S2、采集的图像进入图像增强单元进行图像增强处理；
S3、经过图像增强单元进行增强后进行图像的存储或传输；
S4、通过增强后的图像同时导入近眼光学系统的图像显示屏进行图像显示；
S5、增强图像完成近眼光学系统显示后，调节位于近眼显示屏与近眼光学系统之间的视度调节装置可调节近眼显示屏与近眼光学系统之间的轴向距离，使近眼光学系统的近视度发生改变，加大或减小近眼光学系统的视度；
S6、同时，可调节两套近眼光学系统之间的目间距调节装置，使两套近眼光学系统之间的光轴距离增加或减小，使其光轴间距与观察人眼的距离相同，达到调节目间距的作用；
S7、经过上述装置作用后的图像，清晰的映射在每套近眼光学系统中设计的显示屏上，使经过增强处理后形成的虚拟景物，投射到观察者眼中，让人眼能看到使用本设备时本来看不到的景物场镜，实现视觉增强功能；
S8、在采集图像装置采集到的图像，经过图像增强和通道处理后，通过信息存储或传输装置，将图像传输到图像重现端装置中；
S9、重现端接收到图像信息后，分别将采集端采集的图像以虚拟景物显示到对应的近眼光学系统，以供人眼观察，观察者通过增强物光，感受到增强景物，实现远端景物真实立体再现的视觉换位技术效果。
6.根据权利要求5所述的基于视觉增强智能穿戴设备实现立体视觉换位的方法，其特征在于：图像采集端装置的信息存储和输出装置，存储或输出的信息通道为每一路信号作为一个通道独立传输或者多路信号合成为一个通道进行传输或存储，其输出或存储的信息到图像重现端装置为分开并对应重现的。
7.根据权利要求5所述的基于视觉增强智能穿戴设备实现立体视觉换位的方法，其特征在于：设备的传输装置为有线传输或无线传输，传输时将每个图像数据通道单独传输，或者将各通道合成一个通道进行传输，且保证图像重现端将各通道分开，并重现到对应的显示通道上。
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