CN114624005A - 一种ar、vr高精度测试设备及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在提供一种全自动测量双目平行度和双目视度差的AR、VR高精度测试设备及其检测方法。本发明包括两个测量组件，所述测量组件包括光学模块和显示模块，所述光学模块包括相机和配合设于所述相机一侧的视度管，所述相机与外部的图像处理模块通讯连接，所述显示模块设于所述视度管远离所述相机的一侧，一种AR、VR高精度测试设备设备的检测方法为：测量时，两个所述显示模块上均显示有预制图卡，所述相机透过所述视度管采集所述预制图卡的显示图像，所述图像处理模块通过两个所述显示图像计算双目合向距离。本发明应用于ARVR光学测试的技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种ARVR光学测试的技术领域，特别涉及一种AR、VR高精度测试设备及其检测方法。
背景技术
随着ARVR的产业的持续发展，ARVR产品量产化日益成为行业的趋势。但是，由于ARVR光学模组的生产组装大多是依赖手工安装，造成ARVR精度上难以满足工业标准，容易引发消费者疲劳和晕动症等不适。而光学模组的双目平行度和双目视度差是最影响消费者不适的因素，对于双目平行度和双目视度差的测量缺少高精度的设备。本发明能测量上述参数，来提升装配精度，同时也能作为新一代的验镜设备，推动ARVR光学行业的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种测量双目平行度和双目视度差的AR、VR高精度测试设备及其检测方法。
本发明所采用的技术方案是：所述一种AR、VR高精度测试设备包括两个测量组件，所述测量组件包括光学模块和显示模块，所述光学模块包括相机和配合设于所述相机一侧的调焦模块，所述相机与外部的图像处理模块通讯连接，所述显示模块设于所述调焦模块远离所述相机的一侧，测量时，两个所述显示模块上均显示有预制图卡，所述相机透过所述调焦模块采集所述预制图卡的显示图像，所述图像处理模块通过两个所述显示图像计算双目合向距离。
所述调焦模块的底部设有基座，所述调焦模块滑动配合在所述基座上，所述调焦模块的一侧设有驱动电机，所述驱动电机与所述调焦模块传动连接，所述调焦模块、所述相机和所述显示模块的中心线处于同一光轴上。
所述一种AR、VR高精度测试设备还包括校准模块，所述校准模块包括高精度分化板和高倍率放大镜，所述高精度分化板上设有标定图卡。
所述调焦模块的前端面上设有屈光度镜片，所述屈光度镜片与所述调焦模块之间为可拆装连接。
进一步地，所述一种AR、VR高精度测试设备的检测方法，包括以下步骤：
A、两个所述相机拍摄对应所述预制图卡的显示图像；
B、所述图像处理模块获得两个显示图像，为第一显示图像和第二显示图像；
C、在第一显示图像上取第一基准图像，在第二显示图像上取第二基准图像，将第一显示图像和第二显示图像重叠；
D、计算出第一基准图像和第二基准图像之间的像素差（X,Y）以及旋转角度θ；
E、根据调焦模块的视场角（V,H）和显示图像的像素差（X0,Y0），计算α=X*V/X0，β=Y*H/Y0，获得双目平行度（α，β，θ）；
G、根据α角度和瞳距值D，获得双目合像距离B=（cos（α/2）*D）/（2*sin（α/2））。
进一步地，在步骤A之前，在所述相机获取所述显示图像的步骤之前，所述测量方法还包括：对所述调焦模块的屈光度刻度值进行校准，具体方式为，通过所述驱动电机带动所述调焦模块移动并且在移动过程中获取多组屈光度参数，并将多组屈光度参数与所述驱动电机位置坐标进行线性拟合或者制成参数列表，即可完成调焦模块的标定。
进一步地，在步骤A之前，在所述相机获取所述显示图像的步骤之前，所述测量方法还包括：对所述调焦模块的平行度进行校准，具体方式为，将校准模块放置在所述调焦模块的前端，所述相机采集所述校准模块的校准图像并右图像处理模块计算两个所述调焦模块分别与校准模块的对应光轴夹角α，β，θ，缓慢调整两个所述调焦模块中的基座，使α，β，θ减小至0。
进一步地，在步骤A之前，在所述相机获取所述显示图像的步骤之前，所述测量方法还包括：对所述调焦模块的平行度进行校准，具体方式为，将大口径平行光管的分化板设定为标定图案，所述调焦模块对准相对应的标定图案，获取的两个基准图像并实时调节所述调焦模块的俯仰和偏航角度，直至中心对准基准图像，对准后分别做一次二维的畸变校准，使得两个测试视野中的图像完全对应。
进一步地，两组所述驱动电机带动两组所述调焦模块作同步运动或分别运动，其算法采用爬坡或遍历中的一种或两种结合，所述驱动电机带动所述调焦模块运动的过程中，所述相机在得到图像最高的对比度时，将其坐标逆向转换为屈光度（电机位置会与屈光度参数相对应，通过电机位置即可算出屈光度参数，另外屈光度也可以换算成虚像距离，即虚像距离=1/屈光度，虚像距离单位为m,屈光度单位为D）。
进一步地，所述校准图像以及所述显示图像采用点状图像或棋盘格图像，所述第一基准图像、所述第二基准图像以及所述校准图像上的校准基准图像采用十字线图像或圆环图像，所述显示模块上的所述预制图卡采用不同频率的明暗条纹状图像。
本发明具有以下有益效果：
一种AR、VR高精度测试设备包括两个测量组件，所述测量组件包括光学模块和显示模块，所述光学模块包括相机和配合设于所述相机一侧的调焦模块，所述相机与外部的图像处理模块通讯连接，所述显示模块设于所述调焦模块远离所述相机的一侧，测量时，两个所述显示模块上均显示有预制图卡，所述相机透过所述调焦模块采集所述预制图卡的显示图像，所述图像处理模块通过两个所述显示图像计算双目合向距离，应用本发明测试设备和检测方法，整合了双目视度和双目平行度的测量，可以精确测量屈光度的设备，并且同时测量双目的屈光度，而且实现了全自动测量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明测试时的结构示意图；
图3是第一显示图像和第二显示图像的示意图；
图4是第一基准图像和第二基准图像的示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，在本实施例中，所述一种AR、VR高精度测试设备包括两个测量组件，所述测量组件包括光学模块和显示模块，所述光学模块包括相机101和配合设于所述相机101一侧的调焦模块102，所述相机101与外部的图像处理模块105通讯连接，所述显示模块设于所述调焦模块102远离所述相机101的一侧，测量时，两个所述显示模块上均显示有预制图卡，所述相机101透过所述调焦模块102采集所述预制图卡的显示图像，所述图像处理模块105通过两个所述显示图像计算双目合向距离；所述调焦模块102的底部设有基座，所述调焦模块102滑动配合在所述基座上，所述调焦模块102的一侧设有驱动电机104，所述驱动电机104与所述调焦模块102传动连接；所述一种AR、VR高精度测试设备还包括校准模块，所述校准模块包括高精度分化板和高倍率放大镜，所述高精度分化板上设有标定图卡；所述调焦模块102、所述相机101和所述显示模块的中心线处于同一光轴上，此设计中，调焦模块101的屈光度可以与驱动电机101的运动位置向对应，也就是说，通过驱动电机101的位置实时采集图像，就可以知道对焦清晰时对应的驱动电机101位置，通过驱动电机101的标定位置映射的屈光度值，就可以知道对焦清晰时刻的视度值，通过比较左右眼测得的视度，就可以得到双目的视度差；本方案中的调焦模块101亦可采用液态镜头；所述调焦模块102的前端面上设有屈光度镜片103，所述屈光度镜片103与所述调焦模块102之间为可拆装连接，调焦模块102在标定的过程中，由于场地限制，需要在所述调焦模块102前端面上装标准屈光度镜片103，目的是缩短测试距离，减少测试空间的占用，当调焦模块102标定完成后，可以根据实际需求添加标准屈光度镜片103，以实现减少调节量程的作用。
一个优选方案是，所述一种AR、VR高精度测试设备的检测方法，包括以下步骤：
A、两个所述相机101拍摄对应所述预制图卡的显示图像；
B、所述图像处理模块105获得两个显示图像，为第一显示图像和第二显示图像；
C、在第一显示图像上取第一基准图像，在第二显示图像上取第二基准图像，将第一显示图像和第二显示图像重叠；
D、计算出第一基准图像和第二基准图像之间的像素差（X,Y）以及旋转角度θ；
E、根据调焦模块102的视场角（V,H）和显示图像的像素差（X0,Y0），计算α=X*V/X0，β=Y*H/Y0，获得双目平行度（α，β，θ）；
G、根据α角度和瞳距值D，获得双目合像距离B=（cos（α/2）*D）/（2*sin（α/2））。
在测试前，首先需要对调焦模块101进行校准，在对调焦模块101进行校准之后，方可进行测试工作，若未对调焦模块101进行校准，则会对后续的测试结果产生影响，此时需要电机带动调焦模块进行调焦，调焦的过程中需要计算机计算图像质量，实时调焦至左右图像最清晰时刻后分别拍摄左右的两种所述显示图像，此时的左右两个焦距位置对应的实际刻度即是待测设备的视度差；因此在步骤A之前，即在所述相机101获取所述显示图像的步骤之前，所述测量方法还包括：对所述调焦模块102的屈光度刻度值进行校准；该校准调焦模块101的数量为两组，以单独一组调焦模块101的校准作说明，具体校准方法为：通过所述驱动电机104带动所述调焦模块102移动并且在移动过程中获取多组屈光度参数，并将多组屈光度参数与所述驱动电机104位置坐标进行线性拟合或者制成参数列表，即可完成调焦模块的标定。
两组所述驱动电机104带动两组所述调焦模块102作同步运动或分别运动，其算法采用爬坡或遍历中的一种或两种结合，所述驱动电机104带动所述调焦模块102运动的过程中，所述相机101在得到图像最高的对比度时，将其坐标逆向转换为屈光度，电机位置会与屈光度参数相对应，通过电机位置即可算出屈光度参数，另外屈光度也可以换算成虚像距离，即虚像距离=1/屈光度，虚像距离单位为m，屈光度单位为D。
所述校准图像以及所述显示图像采用点状图像或棋盘格图像，所述第一基准图像、所述第二基准图像以及所述校准图像上的校准基准图像采用十字线图像或圆环图像，所述显示模块上的所述预制图卡采用不同频率的明暗条纹状图像。
本发明公开了两个平行度校准方式，如下
一、在步骤A之前，在所述相机101获取所述显示图像的步骤之前，所述测量方法还包括：对所述调焦模块102的平行度进行校准，具体方式为，将校准模块放置在所述调焦模块102的前端，所述相机101采集所述校准模块的校准图像并右图像处理模块105计算两个所述调焦模块102分别与校准模块的对应光轴夹角α，β，θ，缓慢调整两个所述调焦模块102中的基座，使α，β，θ减小至0。
二、在步骤A之前，在所述相机101获取所述显示图像的步骤之前，所述测量方法还包括：对所述调焦模块102的平行度进行校准，具体方式为，将大口径平行光管的分化板设定为标定图案，所述调焦模块102对准相对应的标定图案，获取的两个基准图像并实时调节所述调焦模块102的俯仰和偏航角度，直至中心对准基准图像，对准后分别做一次二维的畸变校准，使得两个测试视野中的图像完全对应。
本发明的测试原理：
当测试时，第一基准图像和第二基准图像可以选取棋盘格或十字图卡，棋盘格可以表现出整面的坐标偏移，而十字架仅代表中心的坐标偏移；本方案使用十字作为测试图卡，首先需要在ARVR产品106上显示十字的图卡，且十字中心应对应于显示的中心；此时通过实时获取ARVR左右显示的图像，计算出显示的十字中心的偏差值（包括，X，Y，θ）；X，Y是中心偏差的坐标值，换算成视场角的偏差需要先标定双目模块各自的视场角，视场角可以根据测试距离和视野的大小，利用三角关系计算得到，假设得到的横向和竖线的视场角是θx和θy，对应的像素数量是Px和Py，那么换算横向X个像素的角度偏差为：θx*X/Px，竖向Y个像素的角度偏差为：θy*Y/Py；θ为两个十字的夹角，通过根据调焦模块101的视场角（V,H）和显示图像的像素差（X0,Y0），计算α=X*V/X0，β=Y*H/Y0计算双目平行度（α，β，θ），根据α角度和瞳距值D，获得双目合像距离B=（cos（α/2）*D）/（2*sin（α/2））。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种AR、VR高精度测试设备，其特征在于：它包括两个测量组件，所述测量组件包括光学模块和显示模块，所述光学模块包括相机（101）和配合设于所述相机（101）一侧的调焦模块（102），所述相机（101）与外部的图像处理模块（105）通讯连接，所述显示模块设于所述调焦模块（102）远离所述相机（101）的一侧，测量时，两个所述显示模块上均显示有预制图卡，所述相机（101）透过所述调焦模块（102）采集所述预制图卡的显示图像，所述图像处理模块（105）通过两个所述显示图像计算双目合向距离。
2.根据权利要求1所述的一种AR、VR高精度测试设备，其特征在于：所述调焦模块（102）的底部设有基座，所述调焦模块（102）滑动配合在所述基座上，所述调焦模块（102）的一侧设有驱动电机（104），所述驱动电机（104）与所述调焦模块（102）传动连接，所述调焦模块（102）、所述相机（101）和所述显示模块的中心线处于同一光轴上。
3.根据权利要求1所述的一种AR、VR高精度测试设备，其特征在于：所述一种AR、VR高精度测试设备还包括校准模块，所述校准模块包括高精度分化板和高倍率放大镜，所述高精度分化板上设有标定图卡。
4.根据权利要求1所述的一种AR、VR高精度测试设备，其特征在于：所述调焦模块（102）的前端面上设有屈光度镜片（103），所述屈光度镜片（103）与所述调焦模块（102）之间为可拆装连接。
5.根据权利要求1至4任意一项所述一种AR、VR高精度测试设备的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：
A、两个所述相机（101）拍摄对应所述预制图卡的显示图像；
B、所述图像处理模块（105）获得两个显示图像，为第一显示图像和第二显示图像；
C、在第一显示图像上取第一基准图像，在第二显示图像上取第二基准图像，将第一显示图像和第二显示图像重叠；
D、计算出第一基准图像和第二基准图像之间的像素差（X,Y）以及旋转角度θ；
E、根据调焦模块（102）的视场角（V,H）和显示图像的像素差（X0,Y0），计算α=X*V/X0，β=Y*H/Y0，获得双目平行度（α，β，θ）；
G、根据α角度和瞳距值D，获得双目合像距离B=（cos（α/2）*D）/（2*sin（α/2））。
6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，在步骤A之前，在所述相机（101）获取所述显示图像的步骤之前，所述测量方法还包括：对所述调焦模块（102）的屈光度刻度值进行校准，具体方式为，通过所述驱动电机（104）带动所述调焦模块（102）移动并且在移动过程中获取多组屈光度参数，并将多组屈光度参数与所述驱动电机（104）位置坐标进行线性拟合或者制成参数列表，即可完成调焦模块的标定。
7.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，在步骤A之前，在所述相机（101）获取所述显示图像的步骤之前，所述测量方法还包括：对所述调焦模块（102）的平行度进行校准，具体方式为，将校准模块放置在所述调焦模块（102）的前端，所述相机（101）采集所述校准模块的校准图像并右图像处理模块（105）计算两个所述调焦模块（102）分别与校准模块的对应光轴夹角α，β，θ，缓慢调整两个所述调焦模块（102）中的基座，使α，β，θ减小至0。
8.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，在步骤A之前，在所述相机（101）获取所述显示图像的步骤之前，所述测量方法还包括：对所述调焦模块（102）的平行度进行校准，具体方式为，将大口径平行光管的分化板设定为标定图案，所述调焦模块（102）对准相对应的标定图案，获取的两个基准图像并实时调节所述调焦模块（102）的俯仰和偏航角度，直至中心对准基准图像，对准后分别做一次二维的畸变校准，使得两个测试视野中的图像完全对应。
9.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于：两组所述驱动电机（104）带动两组所述调焦模块（102）作同步运动或分别运动，其算法采用爬坡或遍历中的一种或两种结合，所述驱动电机（104）带动所述调焦模块（102）运动的过程中，所述相机（101）在得到图像最高的对比度时，将其坐标逆向转换为屈光度（电机位置会与屈光度参数相对应，通过电机位置即可算出屈光度参数，另外屈光度也可以换算成虚像距离，即虚像距离=1/屈光度，虚像距离单位为m,屈光度单位为D）。
10.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于：（所述校准模块上的所述标定图卡的）所述校准图像以及所述显示图像采用点状图像或棋盘格图像，所述第一基准图像、所述第二基准图像以及所述校准图像上的校准基准图像采用十字线图像或圆环图像，所述显示模块上的所述预制图卡采用不同频率的明暗条纹状图像。
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2022
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