CN211131369U - 一种头戴式校准偏移的追踪显示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种头戴式校准偏移的追踪显示器，包括框架、第一显示器、传感器、二维图案板、数据处理单元、微型投影耳机和数据接口，第一显示器通过连接架与第二显示器固定连接，第一显示器和第二显示器由两片透明玻璃与中间的半透明夹层组成，传感器中含有麦克风、陀螺仪芯片、加速度计芯片、位置传感芯片以及微型麦克风的电路板组成，并提供排线接口与微型投影耳机和数据接口相连，通过第一显示器和第二显示器与中间夹层的半透明高反射塑料薄膜组成，其半透明性保证了佩戴着不仅可以看到显示的图像，也可以清楚看到实际环境，在校准过程中，可以使用不同大小的红外线涂层校准图案，以实现不同距离的校准。

Description

一种头戴式校准偏移的追踪显示器

技术领域

本实用新型涉及可视设备技术领域，具体为一种头戴式校准偏移的追踪显示器。

背景技术

手术的微创化、数字化与智能化是现代外科技术的重要发展方向，手术导航技术是其中一种重要的技术发明，为外科医生提供了更加微创、精准的手术操作的引导，然而现有的手术导航系统主要为光学导航系统，其多由独立的光学追踪系统，独立的显示系统和处理单元组成，该系统的局限性在于，手术者在手术操作过程中，不仅要留意术野中的解剖结构，同时也要关注屏幕上显示的导航信息，这使得手术者的注意力在两个区域中来回转移，容易造成手术误操作，甚至引起严重的手术并发症等；此外，独立的光学摄像头和独立的显示器使本就空间狭小的手术室更加狭小，手术室相关人员行动不便，无菌区的面积也更加局限，容易造成污染；这些都是手术中暂时无法解决的问题；

然而，对于头戴式增强现实显示系统，因为不同佩戴者的瞳距不同，需要在完善的校准之后才可达到手术要求的准确性，既往的增强现实显示空间校准方法，是通过对佩戴者手指的位置对准虚线框进行校准，存在手指轮廓模糊，每个人的手指长短与粗细存在个体差异，因此无法精确校准空间位置；

综上所述，本申请现提出一种头戴式校准偏移的追踪显示器，来解决上述出现的问题。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种头戴式校准偏移的追踪显示器，以解决上述背景技术中提出的问题，本实用新型使用方便，操作简单，系统性高，实用性强。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种头戴式校准偏移的追踪显示器，包括框架、第一显示器、传感器、二维图案板、数据处理单元、微型投影耳机和数据接口，所述第一显示器通过连接架与第二显示器固定连接，所述第一显示器和第二显示器由两片透明玻璃与中间的半透明夹层组成，所述第一显示器和第二显示器均与数据接口连接，所述传感器位于第一显示器和第二显示器之间，且与连接架固定连接，所述传感器中含有麦克风、陀螺仪芯片、加速度计芯片、位置传感芯片以及微型麦克风的电路板组成，并提供排线接口与微型投影耳机和数据接口相连，所述数据接口与数据处理单元电性连接，所述微型投影耳机固定连接于框架的两侧，且所述微型投影耳机与数据接口电性连接，所述框架的前端两侧对称固定连接有红外线LED，所述红外线LED与数据接口电性连接，所述框架的前端两侧对称固定连接有红外线摄像机，所述红外线摄像机均与数据接口电性连接，所述框架内对应的第一显示器和第二显示器的位置开设有第一通孔和第二通孔，所述二维图案板由黑色和灰色图案组成，且灰色为红外线反射涂层，且黑色为红外线吸收涂层，所述微型投影耳机内附带骨传导耳机。

优选的，还包括折叠软垫，所述折叠软垫设置于框架与人体面部接触的位置。

优选的，所述半透明夹层由半透明高反射塑料薄膜组成。

优选的，所述框架由轻质塑料制作而成。

优选的，还包括弹性带，所述弹性带设置于框架的两侧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过第一显示器和第二显示器、传感器、红外线发射器和接收器、微型投影耳机、骨传导耳机以及数据接口，第一显示器和第二显示器由两片透明玻璃与中间夹层的半透明高反射塑料薄膜组成，其高反射性将微型短焦斜面投影机的投射图像反射到佩戴着的双眼中，其半透明性保证了佩戴着不仅可以看到显示的图像，也可以清楚看到实际环境，在校准过程中，可以使用不同大小的红外线涂层校准图案，以实现不同距离的校准，以建立距离与显示位置的完整映射表，并根据完整的映射表建立偏移曲线，并在将来显示图像时，应用新的偏移曲线，实现对显示空间的校准，方便不同的医务人员使用。

附图说明

图1为本实用新型框架的俯视结构示意图；

图2为本实用新型框架的主视结构示意图；

图3为本实用新型中框架的后视结构结构示意图；

图4为本实用新型中虚线框的结构示意图；

图5为本实用新型中二维图案板的结构示意图。

附图标记：1、框架；2、第一显示器；3、第二显示器；4、半透明夹层；5、连接架；6、第一通孔；7、第二通孔；8、折叠软垫；9、微型投影耳机；10、数据接口；11、红外线LED；12、红外线摄像机；13、传感器；14、虚线框；15、二维图案板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种头戴式校准偏移的追踪显示器，包括框架1、第一显示器2、传感器13、二维图案板15、数据处理单元、微型投影耳机9和数据接口10，所述第一显示器2通过连接架5与第二显示器3固定连接，所述第一显示器2和第二显示器3由两片透明玻璃与中间的半透明夹层4组成，所述第一显示器2和第二显示器3均与数据接口10连接，所述传感器13位于第一显示器2和第二显示器3之间，且与连接架5固定连接，所述传感器13中含有麦克风、陀螺仪芯片、加速度计芯片、位置传感芯片以及微型麦克风的电路板组成，其目的是将该设备的运动和位置信息以及麦克风接受的音频信息实时经数据接口10传输到处理单元，并提供排线接口与微型投影耳机9和数据接口10相连，所述数据接口10与数据处理单元电性连接，所述微型投影耳机9固定连接于框架1的两侧，且所述微型投影耳机9与数据接口10电性连接，所述框架1的前端两侧对称固定连接有红外线LED11，所述红外线LED11与数据接口10电性连接，所述框架1的前端两侧对称固定连接有红外线摄像机12，所述红外线摄像机12均与数据接口10电性连接，所述框架1内对应的第一显示器2和第二显示器3的位置开设有第一通孔6和第二通孔7，所述二维图案板15由黑色和灰色图案组成，且灰色为红外线反射涂层，且黑色为红外线吸收涂层，所述微型投影耳机9内附带骨传导耳机，通过数据接口10用于接驳数据处理单元将设备的运动和位置信息、接受的音频数据和两侧红外线摄像机12的数据传入到数据处理单元，并将显示信息、音频信息由数据处理单元传出；

还包括折叠软垫8，所述折叠软垫8设置于框架1与人体面部接触的位置，通过折叠软垫8能够在长时间佩戴下不会对人体的面部造成伤害；

所述半透明夹层4由半透明高反射塑料薄膜组成，用于反射微型投影反射的图像；

数据处理单元可以为该设备提供工作所需的电能，可以接受该设备的运动和位置信息，可以接受该设备的音频数据和两侧红外线摄像机12的数据，并可对设备的运动和位置信息以及两侧红外线摄像机12的数据进行处理，输出处理后的显示信息和音频信息，该数据处理单元同时提供患者术前、术中的检查数据，CT扫描和MRI扫描的DICOM数据，并通过合适的算法对数据进行2D和3D的重建，并可以在重建的图像上标示出手术规划信息，在手术引导过程中，通过接收并处理传入的数据，将手术规划信息、患者定位信息以及手术器械的定位信息可视化，并将数据输出；

两侧的红外线LED11与红外线摄像机12主要提供光学追踪功能，同侧的红外线LED11发射的红外线波长与同侧红外线摄像机12接受的红外线波长相同，而两侧的红外线LED11与红外线摄像机12的处理波长不同，其目的是用于立体测量红外线LED11发射装置的距离，并将距离数据经数据接口10传输到数据处理单元。

两侧的微型投影耳机9提供投影功能，微型投影耳机9将图像投射到第一显示器2和第二显示器3，通过微型投影耳机9镜头的倾斜角和梯形校正，或者通过相应的棱镜折射，实现在焦距3cm以内提供0°-80°的标准长方形覆盖面的投射，其显示内容由数据处理单元经数据接口10传入；

两侧的骨传导耳机可以为佩戴者提供清楚的音频输出，其音频内容由数据处理单元经数据接口10传入；

工作流程：将二维图案板15垂直悬挂固定，且与视线齐平，以供头戴式增强现实导航追踪显示器的红外线追踪系统识别图案中的坐标矩阵。

开始校准左眼；第二显示器3中央出现虚线框14，按照提示将红外线反射涂层的校准图像对准虚线框14，此时眼睛视野中将显示当前校准状态下的校准图案，如果显示的图案与实际图案完全重合，则确认校准完毕命令，进入右眼校准，并在右眼第一显示器2屏幕中央出现虚线框14；

如果显示的图案与实际图案无法重合，则需要移动位置和改变角度，使得实际图案完全填满虚线框14，并确认校准状态命令；

当收到确认校准状态的命令时，红外线摄像机12获取校准图案的中的坐标矩阵；

判断如果坐标矩阵不处于同一平面，则提示重新校准或更换；若坐标矩阵处于同一平面，则开始计算偏移；

偏移的计算由数据处理单元进行，将计算屏幕上虚线框14的四角与实际显示的图案的四角的视角差值和显示像素差值，并将该差值应用至处理单元中的距离与显示位置的映射表中；

开始校准右眼，重复以上步骤即可。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型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实用新型内。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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种头戴式校准偏移的追踪显示器，其特征在于：包括框架（1）、第一显示器（2）、传感器（13）、二维图案板（15）、数据处理单元、微型投影耳机（9）和数据接口（10），所述第一显示器（2）通过连接架（5）与第二显示器（3）固定连接，所述第一显示器（2）和第二显示器（3）由两片透明玻璃与中间的半透明夹层（4）组成，所述第一显示器（2）和第二显示器（3）均与数据接口（10）连接，所述传感器（13）位于第一显示器（2）和第二显示器（3）之间，且与连接架（5）固定连接，所述传感器（13）中含有麦克风、陀螺仪芯片、加速度计芯片、位置传感芯片以及微型麦克风的电路板组成，并提供排线接口与微型投影耳机（9）和数据接口（10）相连，所述数据接口（10）与数据处理单元电性连接，所述微型投影耳机（9）固定连接于框架（1）的两侧，且所述微型投影耳机（9）与数据接口（10）电性连接，所述框架（1）的前端两侧对称固定连接有红外线LED（11），所述红外线LED（11）与数据接口（10）电性连接，所述框架（1）的前端两侧对称固定连接有红外线摄像机（12），所述红外线摄像机（12）均与数据接口（10）电性连接，所述框架（1）内对应的第一显示器（2）和第二显示器（3）的位置开设有第一通孔（6）和第二通孔（7），所述二维图案板（15）由黑色和灰色图案组成，且灰色为红外线反射涂层，且黑色为红外线吸收涂层，所述微型投影耳机（9）内附带骨传导耳机。

2.根据权利要求1所述的一种头戴式校准偏移的追踪显示器，其特征在于：还包括折叠软垫（8），所述折叠软垫（8）设置于框架（1）与人体面部接触的位置。

3.根据权利要求1所述的一种头戴式校准偏移的追踪显示器，其特征在于：所述半透明夹层（4）由半透明高反射塑料薄膜组成。

4.根据权利要求1所述的一种头戴式校准偏移的追踪显示器，其特征在于：所述框架（1）由轻质塑料制作而成。

5.根据权利要求1所述的一种头戴式校准偏移的追踪显示器，其特征在于：还包括弹性带，所述弹性带设置于框架（1）的两侧。

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