CN210072936U - 一种基于mr的教学展示设备 - Google Patents
一种基于mr的教学展示设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210072936U CN210072936U CN201821368117.5U CN201821368117U CN210072936U CN 210072936 U CN210072936 U CN 210072936U CN 201821368117 U CN201821368117 U CN 201821368117U CN 210072936 U CN210072936 U CN 210072936U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- helmet
- user
- angle
- inner shell
- magnetic block
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
本实用新型公开了一种基于MR的教学展示设备，包括头盔，头盔正面设置有机体，机体正面设置有广角摄像头和激光测距仪，头盔背面通过弹性铰轴活动连接颈托，颈托末端设置有软质层，弹性铰轴压迫颈托末端的软质层抵接用户的后颈，机体正面还设置有超声波定位器，机体内部还设置有垂直三向加速度计；本实用新型实施中，能够随着用户位置以及观看角度变化改变视野；用户将头盔戴在头上，眼睛正对机体显示部分，弹性铰轴压迫颈托末端的软质层抵接用户的后颈，起到固定的作用，调整驱动磁块的位置，从动磁块由于磁性吸引作用，位置随之变化，传动杆的角度也随之改变，纵向长度变化压迫内壳升降，能够根据使用者的需要调整内壳。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实教学领域，具体涉及一种基于MR的教学展示设备。
背景技术
传统的体育教学过程中，受制于到设备、场地、经费等条件制约，许多大型或有一定危险性的体育教学活动难以开展。MR技术可模拟场景，能让只依赖于现有场地的背景，并获得与真实体育运动一样的体会。可以说，在保证教学效果的前提下，MR技术减少了实验操作可能带来的困难和危险，并大幅度降低了实验成本，但是现有的MR技术中，需要用户在特定地点以特定的角度观看，不方便用户使用，也不便于观察整体情景。
在专利号为CN106124169A的专利说明书中公开了一种VR头盔设备视场角测量方法，其特征在于测量方法采用孔径光阑(4)模拟瞳孔，所述孔径光阑(4)的中间具有通光孔；固定VR头盔，将孔径光阑(4)设置与VR头盔的透镜(3)平行，且通光孔中心位于透镜(3)光轴上，孔径光阑(4)与透镜(3)的距离即为出瞳距离；在孔径光阑(4)一定距离处设置固定装置，固定装置上设置第一平行光源(6)和第二平行光源(7)；第一平行光源(6)中心与透镜(3)的主光轴重合，第一平行光源(6)的光束通过孔径光阑(4)投射至VR头盔的屏幕(2)中心；调整第二平行光源(7) 的角度，将其光束通过孔径光阑(4)后经过透镜(3)折射到屏幕(2)的边缘；测量第一平行光源(6)与第二平行光源(7)的夹角ω，得到视场角FOV 为2ω。
但是上述方法只能计算头盔设备视场角，无法在用户改变头盔观看角度的情况下改变用户视野角度和方向。
因此需要一种能够随着用户位置以及观看角度变化改变视野的MR教学展示设备。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种基于MR的教学展示设备，能够随着用户位置以及观看角度变化改变视野。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种基于MR的教学展示设备，包括头盔，头盔正面设置有机体，机体正面设置有广角摄像头和激光测距仪，头盔背面通过弹性铰轴活动连接颈托，颈托末端设置有软质层，弹性铰轴压迫颈托末端的软质层抵接用户的后颈，机体正面还设置有超声波定位器，机体内部还设置有垂直三向加速度计。
进一步地，所述头盔包括非磁性的壳体，壳体顶部和底部分别固定有摩擦层和聚四氟乙烯层，摩擦层上方的驱动磁块与聚四氟乙烯层下方的从动磁块磁性相互吸引，从动磁块通过传动杆与内壳活动连接，头盔底部还通过伸缩杆连接内壳，调整驱动磁块的位置，从动磁块由于磁性吸引作用，位置随之变化，传动杆的角度也随之改变，纵向长度变化压迫内壳升降，能够根据使用者的需要调整内壳。
进一步地，所述驱动磁块和从动磁块均设置有分别与摩擦层和聚四氟乙烯层匹配的弧面。
一种基于MR的教学展示设备定位显示方法，包括以下步骤，
步骤S1：根据摄像头采集图(Real-image)形匹配预设场地；
步骤S2：根据预设场地参数确定图像中场地边界参数以及参考点坐标；
步骤S3：根据图像中场地边界参数以及参考点坐标，结合图像内容计算观测角(θ1至θ5)；
步骤S4：根据观测角计算用户位置；
步骤S5：将用户位置代入虚拟场景中的位置，计算用户视角内应观看的虚拟图像；
步骤S6：将用户视角内应观看的虚拟图像叠加入实际场地；
步骤S7：形成MR图像供用户观看
进一步地，用户观看过程中广角摄像头21视野受阻，则执行以下步骤，
首先，根据加速度计累计计算机体的位移和转动角度；
然后，以图像观察受阻坐标方位角为起点计算观察受阻期间的机体实时位移和转动角度；
最后，根据图像观察受阻前的实况画面加载虚拟图像。
进一步地，所述步骤S4中，具体包括以下步骤，
步骤S4.1：从场地边界参数以及参考点坐标中提取长度宽度d；
步骤S4.1：根据长度角度关系可知：
由公式1和公式2可得，
步骤S4.3：根据x和y值求解实时位移，θ1至θ3为观测角。
进一步地，当激光测距仪因雾霾等遮挡无法正常工作，则启用超声波定位器进行测距。
本发明的收益效果是：
1、用户将头盔戴在头上，眼睛正对机体显示部分，弹性铰轴压迫颈托末端的软质层抵接用户的后颈，起到固定的作用，调整驱动磁块的位置，从动磁块由于磁性吸引作用，位置随之变化，传动杆的角度也随之改变，纵向长度变化压迫内壳升降，能够根据使用者的需要调整内壳。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明所述于MR的教学展示设备的示意图；
图2为本发明所述于MR的教学展示设备抵接固定状态下的示意图；
图3为本发明所述的头盔与内壳连接状态的结构示意图；
图4为本发明所述内壳下降之后的结构示意图；
图5为本发明所述于MR的教学展示设备定位显示方法的示意图；
图6为本发明所述加速度计辅助定位的示意图；
图7为本发明所述步骤S4中根据观测角计算用户位置的流程图。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-7所示，本发明为一种基于MR的教学展示设备，包括头盔1，头盔正面设置有机体2，机体1正面设置有广角摄像头21和激光测距仪22，头盔1背面通过弹性铰轴5活动连接颈托6，颈托6末端设置有软质层7，弹性铰轴5压迫颈托6末端的软质层7抵接用户的后颈，机体1正面还设置有超声波定位器23，机体1内部还设置有垂直三向加速度计24。
本实施方式的一个优选项为，所述头盔1包括非磁性的壳体11，壳体11顶部和底部分别固定有摩擦层12和聚四氟乙烯层14，摩擦层 12上方的驱动磁块13与聚四氟乙烯层14下方的从动磁块15磁性相互吸引，从动磁块15通过传动杆16与内壳4活动连接，调整驱动磁块13的位置，从动磁块15由于磁性吸引作用，位置随之变化，传动杆16的角度也随之改变，纵向长度变化压迫内壳4升降，能够根据使用者的需要调整内壳4。
本实施方式的一个优选项为，所述驱动磁块13和从动磁块15均设置有分别与摩擦层12和聚四氟乙烯层14匹配的弧面。
一种基于MR的教学展示设备定位显示方法，包括以下步骤，
步骤S1：根据摄像头采集图(Real-image)形匹配预设场地；
步骤S2：根据预设场地参数确定图像中场地边界参数以及参考点坐标；
步骤S3：根据图像中场地边界参数以及参考点坐标，结合图像内容计算观测角(θ1至θ5)；
步骤S4：根据观测角计算用户位置；
步骤S5：将用户位置代入虚拟场景中的位置，计算用户视角内应观看的虚拟图像；
步骤S6：将用户视角内应观看的虚拟图像叠加入实际场地；
步骤S7：形成MR图像供用户观看
本实施方式的一个优选项为，用户观看过程中广角摄像头21视野受阻，则执行以下步骤，
首先，根据加速度计累计计算机体的位移和转动角度；
然后，以图像观察受阻坐标方位角为起点计算观察受阻期间的机体实时位移和转动角度；
最后，根据图像观察受阻前的实况画面加载虚拟图像。
本实施方式的一个优选项为，所述步骤S4中，具体包括以下步骤，
步骤S4.1：从场地边界参数以及参考点坐标中提取长度宽度d；
步骤S4.1：根据长度角度关系可知：
由公式1和公式2可得，
步骤S4.3：根据x和y值求解实时位移，θ1至θ3为观测角。
本实施方式的一个优选项为，当激光测距仪22因雾霾等遮挡无法正常工作，则启用超声波定位器23进行测距。
本实施例的一个具体应用为：
如图1-4所示：
用户将头盔1戴在头上，眼睛正对机体1显示部分，弹性铰轴5 压迫颈托6末端的软质层7抵接用户的后颈，起到固定的作用；
调整驱动磁块13的位置，从动磁块15由于磁性吸引作用，位置随之变化，传动杆16的角度也随之改变，纵向长度变化压迫内壳4升降，能够根据使用者的需要调整内壳4。
如图5-7所示：
设备工作过程中，广角摄像头21实时采集真是场地的图形，根据摄像头采集图(Real-image)形匹配预设场地，根据预设场地参数确定图像中场地边界参数以及参考点坐标，根据图像中场地边界参数以及参考点坐标，结合图像内容计算观测角(θ1至θ5)；
根据观测角计算用户位置，首先从场地边界参数以及参考点坐标中提取宽度d，根据观测的角度以及宽度d可得，
解上述方程组，可得
最后根据x和y值求解实时位移，θ1至θ3为观测角。
将用户位置代入虚拟场景中的位置，计算用户视角内应观看的虚拟图像，将用户视角内应观看的虚拟图像叠加入实际场地，形成MR 图像供用户观看。
若用户观看过程中广角摄像头21视野受阻，根据加速度计累计计算机体的位移和转动角度，然后以图像观察受阻坐标方位角为起点计算观察受阻期间的机体实时位移和转动角度，最后根据图像观察受阻前的实况画面加载虚拟图像，采用加速度计累计的方法计算坐标，虽然此种方法精度较低，但是依旧能够起到辅助的作用。
上述操作中，相比较传统设备，能够随着用户位置以及观看角度变化改变视野。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (3)
1.一种基于MR的教学展示设备，其特征在于：包括头盔(1)，头盔正面设置有机体(2)，机体(2)正面设置有广角摄像头(21)和激光测距仪(22)，头盔(1)背面通过弹性铰轴(5)活动连接颈托(6)，颈托(6)末端设置有软质层(7)，弹性铰轴(5)压迫颈托(6)末端的软质层(7)抵接用户的后颈；
所述机体(2)正面还设置有超声波定位器(23)，所述机体(2)内部还设置有垂直三向加速度计(24)。
2.根据权利要求1所述的一种基于MR的教学展示设备，其特征在于：所述头盔(1)包括非磁性的壳体(11)，壳体(11)顶部和底部分别固定有摩擦层(12)和聚四氟乙烯层(14)，摩擦层(12)上方的驱动磁块(13)与聚四氟乙烯层(14)下方的从动磁块(15)磁性相互吸引，从动磁块(15)通过传动杆(16)与内壳(4)活动连接，头盔(1)底部还通过伸缩杆(3)连接内壳(4)。
3.根据权利要求2所述的一种基于MR的教学展示设备，其特征在于：所述驱动磁块(13)和从动磁块(15)均设置有分别与摩擦层(12)和聚四氟乙烯层(14)匹配的弧面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821368117.5U CN210072936U (zh) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | 一种基于mr的教学展示设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821368117.5U CN210072936U (zh) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | 一种基于mr的教学展示设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210072936U true CN210072936U (zh) | 2020-02-14 |
Family
ID=69426358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201821368117.5U Expired - Fee Related CN210072936U (zh) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | 一种基于mr的教学展示设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210072936U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108932879A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-12-04 | 重庆加河科技有限公司 | 一种基于mr的教学展示系统 |
-
2018
- 2018-08-23 CN CN201821368117.5U patent/CN210072936U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108932879A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-12-04 | 重庆加河科技有限公司 | 一种基于mr的教学展示系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3408750A (en) | Visi-golf modern method of golf instruction | |
| CN103207664B (zh) | 一种图像处理方法和设备 | |
| CN109313346B (zh) | 双目视图和单目视图之间的转换 | |
| US11861062B2 (en) | Blink-based calibration of an optical see-through head-mounted display | |
| CN105812777B (zh) | 双目ar头戴显示设备及其信息显示方法 | |
| CN103500446B (zh) | 一种头戴显示装置 | |
| US8114172B2 (en) | System and method for 3D space-dimension based image processing | |
| CN109960401B (zh) | 一种基于人脸追踪的动向投影方法、装置及其系统 | |
| Nakanuma et al. | Natural 3D display with 128 directional images used for human-engineering evaluation | |
| CN107247511A (zh) | 一种基于虚拟现实中眼动捕捉的跨物体交互方法与装置 | |
| CN105866949A (zh) | 能自动调节景深的双目ar头戴设备及景深调节方法 | |
| CN111007939B (zh) | 一种基于深度感知的虚拟现实系统空间定位方法 | |
| WO2007121440A3 (en) | Systems and methods for angular slice true 3-d display | |
| CN110969905A (zh) | 混合现实的远程教学互动、教具互动系统及其互动方法 | |
| WO2017094356A1 (ja) | 映像生成装置、映像生成装置の制御方法、表示システム、映像生成制御プログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 | |
| WO2019147698A3 (en) | Method and apparatus for displaying interactive information in panoramic video | |
| CN107368192A (zh) | Vr眼镜的实景观测方法及vr眼镜 | |
| CN109885169B (zh) | 基于三维眼球模型的眼球参数标定和视线方向跟踪方法 | |
| JP2005198818A (ja) | 身体動作の学習支援システム及び学習支援方法 | |
| CN114877872B (zh) | 无人机及其操作系统、生成测绘图的方法、介质、设备 | |
| CN104883561B (zh) | 三维全景显示方法和头戴式显示设备 | |
| CN210072936U (zh) | 一种基于mr的教学展示设备 | |
| CN106934840B (zh) | 一种教育云课实景图生成方法和装置 | |
| CN113941138A (zh) | 一种ar交互控制系统、装置及应用 | |
| CN108932879A (zh) | 一种基于mr的教学展示系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200214 Termination date: 20200823 |