CN217039035U - 一种可调节式面部动作捕捉头盔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调节式面部动作捕捉头盔，涉及虚拟现实技术领域。本实用新型包括颧骨护板、弹性宽带、前额支撑护板、尼龙带、头围箍紧调节盒、颅后部护板、配重承重杆、配重承载台、配重块、主承重杆、夹持台移动枢纽、横向承重杆、夹持台。本实用新型能够根据使用者的头围和颧骨宽度个性化调整头盔的佩戴尺寸，使头盔能够很好的适应使用者的实际头型从而能够稳定地固定在使用者的头部，具有更舒适的佩戴体验；能够调节夹持台与使用者面部之间的距离和角度，便于获得最佳的面部动作捕捉效果；通过磁吸式的配重块以及配重承载台的并结合配重承重杆实现对前后重量的均衡，实现平衡配重。

Description

一种可调节式面部动作捕捉头盔

技术领域

本实用新型属于虚拟现实技术领域，特别是涉及一种可调节式面部动作捕捉头盔。

背景技术

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它是利用计算机生成一种模拟环境，融合多源信息和交互式的三维动态视景，并提供视觉、触觉等多种实时反馈，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术以及网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。

随着虚拟现实技术的进步，出现了许多虚拟现实设备，头戴式虚拟现实用面部动作捕捉头盔就是其中一种；现有的可调节式面部动作捕捉头盔是由佩戴式头盔主体、刚性承重臂、头盔箍紧调节装置、头盔内衬、摄像头夹持装置、摄像头以及面部动作捕捉分析软件构成，其中刚性承重臂固定在佩戴头盔主体上，摄像头通过摄像头夹持装置稳定固定在刚性承重臂上，通过调节头盔箍紧调节装置能够使佩戴头盔的主体较为稳定地固定在使用者头部，头盔内衬提供佩戴舒适度。使用者将佩戴头盔主体佩戴在头部，通过调节头盔箍紧调节装置后，佩戴头盔主体、刚性承重臂、头盔箍紧调节装置、头盔内衬、摄像头夹持装置和摄像头以及使用者头部形成刚性整体，使用者此时能够佩戴该套系统自由运动，在运动过程中，摄像头能够正对使用者面部，获得稳定的视频流；摄像头将稳定的视频流传输至面部动作捕捉分析软件以获得使用者面部动作的实时数字映射；面部动作捕捉分析软件以获得使用者面部动作的实时数字映射；面部动作捕捉分析软件将分析得到的结果通过SDK输出至使用者实际应用的上机程序。

上述现有的面部动作捕捉头盔具有如下缺点：(1)由于佩戴头盔主体通常采用常规的四点式安全头盔结构设计，其仅能够提供环绕使用者头部上侧的箍紧接触，导致该佩戴头盔主体仅能够对使用者头部提供一个环绕的基础面积，难以提供稳定的固定；该缺陷导致了使用者在佩戴该套系统自由运动时，摄像头难以保持针对使用者面部，容易不断产生相对位移和抖动，导致面部动作捕捉丢失；(2)不同使用者头部尺寸具有差异性，而在面对不同使用者的头部尺寸时，该佩戴头盔主体采用的常规的四点式安全头盔结构，设计难以适应不同头部尺寸，可供调节的点位极少，从而大幅度降低了佩戴稳定性和佩戴舒适度；(3)刚性承重臂采用abs塑料材质设计，导致刚性较差，在截面方向受力时容易产生弹性形变，使摄像头产生相对位移和抖动，导致面部动作捕捉丢失。

实用新型内容

本实用新型提供了一种可调节式面部动作捕捉头盔，解决了以上问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的一种可调节式面部动作捕捉头盔，包括布置于两侧倒“Y”字形的颧骨护板、可拆卸式连接于两颧骨护板上部之间的弹性宽带、可拆卸式连接于弹性宽带底部的前额支撑护板、通过设置于颧骨护板底部的第一连接扣连接安装的尼龙带、安装于两尼龙带交接位置且与尼龙带端部开口孔内侧部开设的锯齿条相配合的头围箍紧调节盒、设置于头围箍紧调节盒朝向前额支撑护板的外侧部通过第一铰接结构安装的颅后部护板、通过对称设置于颧骨护板两外侧部靠后位置的第一杆件夹紧块进行固定安装的配重承重杆、通过第二铰接结构安装于配重承重杆端部的配重承载台、设置于配重承载台上表面配重块安装槽内的配重块、通过对称设置于两颧骨护板外侧部靠前位置的第二杆件夹紧块以及靠后位置的第三杆件夹紧块进行固定安装的主承重杆、安装于两主承重杆前端的夹持台移动枢纽、横向连接于两夹持台移动枢纽侧部的横向承重杆、通过后部设置的与横向承重杆夹紧配合的套筒进行固定安装的夹持台。

进一步地，所述颧骨护板的内侧面设置有磁吸凹孔，并通过磁吸的方式安装有与颧骨护板形状一致的颧骨衬垫，所述颧骨衬垫上设置有与磁吸凹孔相对应的磁吸块。

进一步地，所述前额支撑护板的底部设置有前额衬垫，所述前额支撑护板的表面安装有贯穿式的螺纹环，通过调节双向螺杆经螺纹环后与前额衬垫上表面设置的螺纹连接凸起螺纹相连进行间距调节。

进一步地，所述颧骨护板的表面上部设置有与弹性宽带的两侧底部开设有腰圆形的限位滑槽限位配合的腰圆形的限位块，所述限位块上设置有旋转调节螺栓。

进一步地，所述第一铰接结构包括设置于头围箍紧调节盒侧部的第一铰接座以及设置于颅后部护板后侧与第一铰接座铰接相连的第一铰接块。

进一步地，所述颅后部护板上设置有与颅后部护板形状相同的颅后保护衬垫。

进一步地，所述头围箍紧调节盒内设置有与两尼龙带前端的锯齿条分别上下相啮合的齿轮，所述齿轮设于转轴上，且转轴上设置有与头围箍紧调节盒的内齿轮圈相配合的双向棘轮结构，转轴的外端部设置有旋转螺母。

进一步地，所述棘轮结构包括中间设有与转轴固定相连的圆心孔的轮盘、通过两侧连接端点对称设置于轮盘上的且与内齿轮圈相啮合的棘轮卡齿，所述棘轮卡齿设置有连接臂上，棘轮卡齿侧部与轮盘侧部之间安装有连接弹簧，通过旋转旋转螺母基于棘轮结构作用下对两尼龙带进行缩放调节。

进一步地，所述第二铰接结构包括设置于配重承重杆与配重承载台相连的一端的第二铰接块、设置于配重承载台侧部的连接孔内部的第二铰接座，所述第二铰接块与第二铰接座铰接相连的，提供10度的角度调节范围。

进一步地，所述配重块安装槽内表面与配重块底部之间通过磁吸方式相连，且配重块的周侧外形与配重块安装槽一致。

本实用新型相对于现有技术包括有以下有益效果：

本实用新型的可调节式面部动作捕捉头盔通过多处可调节结构的设计大幅度提高了对不同头型使用者佩戴的舒适性程度，能够根据使用者的头围和颧骨宽度个性化调整头盔的佩戴尺寸，使头盔能够很好的适应使用者的实际头型从而能够稳定地固定在使用者的头部，具有更舒适的佩戴体验；该结构能够使夹持台在正常佩戴方式下，基于面部动作及头部运动状态下保持较好的稳定性，且能够调节夹持台与使用者面部之间的距离和角度，便于获得最佳的面部动作捕捉效果；通过磁吸式的配重块以及配重承载台的并结合配重承重杆实现对前后重量的均衡，能够适应夹持台夹持不同面部采集用的智能手机的重量，并实现平衡配重。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种可调节式面部动作捕捉头盔的结构示意图；

图2为图1中A视角的结构示意图；

图3为图1的结构俯视图；

图4为颧骨护板与弹性宽带安装及结构位置放大图；

图5为颧骨衬垫的结构位置放大图；

图6为头围箍紧调节盒、颅后部护板与尼龙带的安装结构位置放大图；

图7为头围箍紧调节盒去掉前端盖后的结构位置放大图；

图8为头围箍紧调节盒去掉后端盖、转轴及旋转螺母后的结构位置放大图；

图9为图9中头围箍紧调节盒去掉后端盖后的结构主视图；

图10为配重承重杆端部位置的结构放大图；

图11为配重承载台的连接孔位置的局部放大图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

101-颧骨护板，1011-磁吸凹孔，102-颧骨衬垫，1021-磁吸块，103-弹性宽带，1031-限位滑槽，1032-旋转调节螺栓，1033-螺纹环，1034-限位块，104-前额支撑护板，1041-前额衬垫，105-双向螺杆，106-第二杆件夹紧块，107-第一杆件夹紧块，108-第三杆件夹紧块，109-第一连接扣，2-头围箍紧调节盒，201-旋转螺母，202-尼龙带，2021-开口孔，2022-锯齿条，203-第一铰接座，204-转轴，2041-齿轮，205-轮盘，2051-棘轮卡齿，2052-圆心孔，2053-连接臂，2054-齿轮圈，2055-连接弹簧，3-配重承载台，301-配重块安装槽，302-配重块，303-铰接轴孔，304-连接孔，305-第二铰接座，4-配重承重杆，401-第二铰接块，5-主承重杆，501-夹持台移动枢纽，502-横向承重杆，503-夹持台，504-套筒，6-颅后部护板，601-颅后保护衬垫，602-第一铰接块。

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作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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上部”、“底部”、“外侧部”、“靠后位置”、“上表面”、“侧部”、“横向”、“后侧”、“外端部”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1-11所示，本实用新型的一种可调节式面部动作捕捉头盔，包括布置于两侧倒“Y”字形的颧骨护板101、可拆卸式连接于两颧骨护板101上部之间的弹性宽带103、可拆卸式连接于弹性宽带103底部的前额支撑护板104、通过设置于颧骨护板101底部的第一连接扣109连接安装的尼龙带202、安装于两尼龙带202交接位置且与尼龙带202端部开口孔2021内侧部开设的锯齿条2022相配合的头围箍紧调节盒2、设置于头围箍紧调节盒2朝向前额支撑护板104的外侧部通过第一铰接结构安装的颅后部护板6、通过对称设置于颧骨护板101两外侧部靠后位置的第一杆件夹紧块107进行固定安装的配重承重杆4、通过第二铰接结构安装于配重承重杆4端部的配重承载台3、设置于配重承载台3上表面配重块安装槽301内的配重块302、通过对称设置于两颧骨护板101外侧部靠前位置的第二杆件夹紧块106以及靠后位置的第三杆件夹紧块108进行固定安装的主承重杆5、安装于两主承重杆5前端的夹持台移动枢纽501、横向连接于两夹持台移动枢纽501侧部的横向承重杆502、通过后部设置的与横向承重杆502夹紧配合的套筒504进行固定安装的夹持台503；主承重杆5与左右颧骨护板101之间通过第二杆件夹紧块106和第三杆件夹紧块108实现刚性连接，配重承载台3与左右颧骨护板101之间通过第一杆件夹紧块107实现刚性连接；第一杆件夹紧块107、第二杆件夹紧块106以及第三杆件夹紧块108均采用设置于左右颧骨护板101侧部的圆形凸起结构，表面设置有与螺栓配合用于锁紧的螺纹连接孔，且侧部设置有用于杆件贯穿的贯穿孔，且螺纹连接孔底部设置有下压锁紧用的压紧调节开口；本具体实施例中弹性宽带103具体采用具有弹性的皮革层材质；

夹持台503能够直接将对应型号的智能手机稳定固定于其上，夹持台移动枢纽5具体为块状结构，侧部设置有与主承重杆5贯穿配合的贯穿孔，并由垂直侧部开设的固定孔与螺栓配合对张开口进行锁紧下压调节，使夹持台移动枢纽5于主承重杆5上横向移动，夹持台移动枢纽5的上方侧部设置有张开口以及与之配合的固定孔，通过螺栓与该固定孔相配合对张开口进行下压锁紧，实现对横向承重杆502的限位，使套筒504能够保持稳定状态位于横向承重杆502上，夹持台503、横向承重杆502与两主承重杆5之间形成刚性的整体，能够基于夹持台移动枢纽5进行平移运动和旋转动作；

其中，颧骨护板101的内侧面设置有磁吸凹孔1011，并通过磁吸的方式安装有与颧骨护板101形状一致的颧骨衬垫102，颧骨衬垫102上设置有与磁吸凹孔1011相对应的磁吸块1021；采用吸附的方式便于使用者在使用时需要更换的动作，仅需简单取下并更换上新的衬垫即可实现，操作简单方便；颧骨衬垫102本具体实施例中采用外设有棉布内置有硅胶的垫层结构。

其中，前额支撑护板104的底部设置有前额衬垫1041，前额支撑护板104的表面安装有贯穿式的螺纹环1033，通过调节双向螺杆105经螺纹环1033后与前额衬垫1041上表面设置的螺纹连接凸起1042螺纹相连进行间距调节。

其中，颧骨护板101的表面上部设置有与弹性宽带103的两侧底部开设有腰圆形的限位滑槽1031限位配合的腰圆形的限位块1034，限位块1034上设置有旋转调节螺栓1032。

其中，第一铰接结构包括设置于头围箍紧调节盒2侧部的第一铰接座203以及设置于颅后部护板6后侧与第一铰接座203铰接相连的第一铰接块602。

通过两侧倒“Y”字形的颧骨护板101设计能够与使用者头部整个侧面接触，提供更大的接触面积，以形成稳定的佩戴基础条件；通过左右两侧的颧骨护板101经尼龙带202与头围箍紧调节盒2相连，通过颧骨护板101及尼龙带202的弹性，将左右颧骨护板101上的颧骨衬垫102向内夹紧，由可调节式的左右颧骨护板101、弹性宽带103底部带有前额衬垫1041的前额支撑护板104以及通过尼龙带202相连的由头围箍紧调节盒2调节的带有颅后保护衬垫601的颅后部护板6构成包围式的头盔结构，能够稳定固定于使用者的头部。

其中，头围箍紧调节盒2内设置有与两尼龙带202前端的锯齿条2022分别上下相啮合的齿轮2041，齿轮2041设于转轴204上，且转轴204上设置有与头围箍紧调节盒2的内齿轮圈2054相配合的双向棘轮结构，转轴204的外端部设置有旋转螺母201。

其中，棘轮结构包括中间设有与转轴204固定相连的圆心孔2052的轮盘205、通过两侧连接端点对称设置于轮盘205上的且与内齿轮圈2054相啮合的棘轮卡齿2051，棘轮卡齿2051设置有连接臂2053上，棘轮卡齿2051侧部与轮盘205侧部之间安装有连接弹簧2055，通过旋转旋转螺母201基于棘轮结构作用下对两尼龙带202进行缩放调节；双向棘轮结构在使用过程中要承受较大的应力，因此采用了弹簧棘轮的设计，通过安装于头围箍紧调节盒2内的四个连接弹簧2055应对使用过程中产生的应力，通过控制双向棘轮结构的转轴204端部的齿轮2041实现对两尼龙带202进行头围的整体调节。

其中，第二铰接结构包括设置于配重承重杆4与配重承载台3相连的一端的第二铰接块401、设置于配重承载台3侧部的连接孔304内部的第二铰接座305，第二铰接块401与第二铰接座305铰接相连的，提供10度的角度调节范围；配重承载台3表面贯穿设置有与第二铰接座305转轴连接孔相对应的铰接轴孔303；由于左右颧骨护板101能够根据使用者不同的头型进行调节，通过第二铰接结构的设计，能够适应于左右颧骨护板101进行调节动作。

其中，配重块安装槽301内表面与配重块302底部之间通过磁吸方式相连，且配重块302的周侧外形与配重块安装槽301一致；磁吸方式具体是通过在配重块302以及配重块安装槽301内表面设置磁石，在将配重块302放置于配重块安装槽301内能够自动吸附，保持稳定，本具体实施例中配重块安装槽301以及配重块302的形状均为方形，且磁吸式的配重块302具体包括40g和70g两种型号，配重安装槽301于配重承载台3上横向等间距布置有四个，能够根据使用者佩戴该可调节式的面部动作步骤头盔时的实际感受，字形更换配重组合，可实现0g-280g的不同配重组合；采用吸附的方式能够便于取下和更换。

本实用新型的可调节式面部动作捕捉头盔通过多处可调节结构的设计大幅度提高了对不同头型使用者佩戴的舒适性程度，能够根据使用者的头围和颧骨宽度个性化调整头盔的佩戴尺寸，使头盔能够很好的适应使用者的实际头型从而能够稳定地固定在使用者的头部，具有更舒适的佩戴体验；该结构能够使夹持台在正常佩戴方式下，基于面部动作及头部运动状态下保持较好的稳定性，且能够调节夹持台与使用者面部之间的距离和角度，便于获得最佳的面部动作捕捉效果；通过磁吸式的配重块以及配重承载台的并结合配重承重杆实现对前后重量的均衡，能够适应夹持台夹持不同面部采集用的智能手机的重量，并实现平衡配重；在使用者自由运动时能够获得持续稳定的面部动作视频流捕捉和分析结果。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型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实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种可调节式面部动作捕捉头盔，其特征在于，包括布置于两侧倒“Y”字形的颧骨护板(101)、可拆卸式连接于两颧骨护板(101)上部之间的弹性宽带(103)、可拆卸式连接于弹性宽带(103)底部的前额支撑护板(104)、通过设置于颧骨护板(101)底部的第一连接扣(109)连接安装的尼龙带(202)、安装于两尼龙带(202)交接位置且与尼龙带(202)端部开口孔(2021)内侧部开设的锯齿条(2022)相配合的头围箍紧调节盒(2)、设置于头围箍紧调节盒(2)朝向前额支撑护板(104)的外侧部通过第一铰接结构安装的颅后部护板(6)、通过对称设置于颧骨护板(101)两外侧部靠后位置的第一杆件夹紧块(107)进行固定安装的配重承重杆(4)、通过第二铰接结构安装于配重承重杆(4)端部的配重承载台(3)、设置于配重承载台(3)上表面配重块安装槽(301)内的配重块(302)、通过对称设置于两颧骨护板(101)外侧部靠前位置的第二杆件夹紧块(106)以及靠后位置的第三杆件夹紧块(108)进行固定安装的主承重杆(5)、安装于两主承重杆(5)前端的夹持台移动枢纽(501)、横向连接于两夹持台移动枢纽(501)侧部的横向承重杆(502)、通过后部设置的与横向承重杆(502)夹紧配合的套筒(504)进行固定安装的夹持台(503)。

2.根据权利要求1所述的一种可调节式面部动作捕捉头盔，其特征在于，所述颧骨护板(101)的内侧面设置有磁吸凹孔(1011)，并通过磁吸的方式安装有与颧骨护板(101)形状一致的颧骨衬垫(102)，所述颧骨衬垫(102)上设置有与磁吸凹孔(1011)相对应的磁吸块(1021)。

3.根据权利要求1所述的一种可调节式面部动作捕捉头盔，其特征在于，所述前额支撑护板(104)的底部设置有前额衬垫(1041)，所述前额支撑护板(104)的表面安装有贯穿式的螺纹环(1033)，通过调节双向螺杆(105)经螺纹环(1033)后与前额衬垫(1041)上表面设置的螺纹连接凸起(1042)螺纹相连进行间距调节。

4.根据权利要求1所述的一种可调节式面部动作捕捉头盔，其特征在于，所述颧骨护板(101)的表面上部设置有与弹性宽带(103)的两侧底部开设有腰圆形的限位滑槽(1031)限位配合的腰圆形的限位块(1034)，所述限位块(1034)上设置有旋转调节螺栓(1032)。

5.根据权利要求1所述的一种可调节式面部动作捕捉头盔，其特征在于，所述第一铰接结构包括设置于头围箍紧调节盒(2)侧部的第一铰接座(203)以及设置于颅后部护板(6)后侧与第一铰接座(203)铰接相连的第一铰接块(602)。

6.根据权利要求1所述的一种可调节式面部动作捕捉头盔，其特征在于，所述颅后部护板(6)上设置有与颅后部护板(6)形状相同的颅后保护衬垫(601)。

7.根据权利要求1所述的一种可调节式面部动作捕捉头盔，其特征在于，所述头围箍紧调节盒(2)内设置有与两尼龙带(202)前端的锯齿条(2022)分别上下相啮合的齿轮(2041)，所述齿轮(2041)设于转轴(204)上，且转轴(204)上设置有与头围箍紧调节盒(2)的内齿轮圈(2054)相配合的双向棘轮结构，转轴(204)的外端部设置有旋转螺母(201)。

8.根据权利要求7所述的一种可调节式面部动作捕捉头盔，其特征在于，所述棘轮结构包括中间设有与转轴(204)固定相连的圆心孔(2052)的轮盘(205)、通过两侧连接端点对称设置于轮盘(205)上的且与内齿轮圈(2054)相啮合的棘轮卡齿(2051)，所述棘轮卡齿(2051)设置有连接臂(2053)上，棘轮卡齿(2051)侧部与轮盘(205)侧部之间安装有连接弹簧(2055)，通过旋转旋转螺母(201)基于棘轮结构作用下对两尼龙带(202)进行缩放调节。

9.根据权利要求1所述的一种可调节式面部动作捕捉头盔，其特征在于，所述第二铰接结构包括设置于配重承重杆(4)与配重承载台(3)相连的一端的第二铰接块(401)、设置于配重承载台(3)侧部的连接孔(304)内部的第二铰接座(305)，所述第二铰接块(401)与第二铰接座(305)铰接相连的，提供10度的角度调节范围。

10.根据权利要求1所述的一种可调节式面部动作捕捉头盔，其特征在于，所述配重块安装槽(301)内表面与配重块(302)底部之间通过磁吸方式相连，且配重块(302)的周侧外形与配重块安装槽(301)一致。

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