CN218819288U - 一种小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，属于虚拟现实技术领域，解决了现有虚拟现实装置体积大、参观者不能根据户外现场遗迹场景实时自主选择观看的场景的问题。小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置包括观看装置和支架装置，支架装置具有底座、支杆组件和旋转台，底座置于观看者一旁的站立面上，旋转台通过支杆组件设于底座的上方；观看装置被配置为呈现虚拟现实影像，观看装置具有外壳，外壳设于旋转台上，外壳的外部设有握持部，以备在观看者握持握持部时，能够使观看装置转动。本实用新型体积小，便于搬移和安装，能够根据户外现场遗迹场景实时自主选择观看的场景，互动性及娱乐性好。

Description

一种小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置

技术领域

本申请属于虚拟现实技术领域，具体而言涉及一种小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置。

背景技术

裸眼虚拟现实技术被大量应用于博物馆对展品的介绍说明中，该技术通过在展品上叠加虚拟文字、图片、视频等信息为游客提供展品导览介绍。此外，裸眼虚拟现实技术还可应用于文物场景复原展示，即在文物原址或残缺的文物上通过增强现实技术将复原部分与残存部分完美结合，使参观者了解文物原来的模样，达到身临其境的效果。

现有技术中有一种户外裸眼虚拟现实演示装置，包括演示箱和底座，底座上设有支撑架，以固定支撑演示箱，演示箱能够容纳参观人员的头部，底座具有站立区域，以供参观人员站立；演示箱内设有播放设备和音频设备。此演示装置将播放设备集成设置在演示箱内，参观人员能够在一个相对封闭的演示空间内，观看虚拟现实图像，无需借助头盔/3D眼镜等设备，就能够提供更好的体验感。

然而，现有技术中的这种户外裸眼虚拟现实演示装置，由于参观人员需要站立在底座上，参观者头部需要置于演示箱内，使该装置的整体体积、重量仍较大，不利于户外移动；而且，参观者在观影过程中，只能像观看电影一样观看演示装置播放的特定影像，不能根据户外现场遗迹场景实时自主选择观看的场景，缺乏互动性，娱乐性不足。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，用以解决现有技术中存在的上述问题。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，包括支架装置和观看装置；其中，支架装置具有底座、支杆组件和旋转台，底座置于观看者一旁的站立面上，旋转台通过支杆组件设于底座的上方；观看装置被配置为呈现虚拟现实影像，观看装置具有外壳，外壳设于旋转台上，外壳上设有握持部，以备在观看者握持握持部时，能够使观看装置转动。

进一步地，外壳内设有播放设备和现实场景摄影设备，播放设备和现实场景摄影设备之间设有幻像膜。

进一步地，支杆组件包括第一支杆、第二支杆和高度调节件，第一支杆和第二支杆通过高度调节件连接，通过高度调节件调节第一支杆和第二支杆的纵向连接高度。

进一步地，高度调节件包括螺筒和锁紧螺杆，第一支杆与第二支杆插接，且通过螺筒和锁紧螺杆固定第一支杆与第二支杆插接后的长度。

进一步地，高度调节件的高度调节范围80-150 cm；第一支杆的内径为6-7 cm，第二支杆的外径为5-6 cm。

进一步地，观看装置在握持部的操作下，能够通过旋转台进行上下俯仰转动以及左右摆动，以满足观看者根据需要调整场景摄影设备的取景位置。

进一步地，外壳内设有框架，框架包括竖直部和水平部，场景摄影设备固定设置在竖直部上，幻像膜的顶端与竖直部的顶部连接，幻像膜的底端与水平部连接。

进一步地，外壳包括上盖、下盖和装饰固定盖；其中，上盖设于框架的上方，播放设备与上盖固定连接；下盖设于框架的下方，装饰固定盖设于上盖与下盖形成的侧端开口处，装饰固定盖上设有取景窗口。上盖、下盖和装饰固定盖的接合处设置有密封圈压条，密封条可以保证外壳具有防水和防尘功能。

进一步地，上盖的两侧具有倾斜向下延伸的第一侧壁，下盖的两侧具有倾斜向上延伸的第二侧壁。

进一步地，外壳的长宽高为40cm*30cm*30cm；底座为圆盘，圆盘的直径为35-45cm；第一支杆、第二支杆和底座的材质为硬质合金，外壳的材质为ABS材料。

与现有技术相比，本实用新型提供的小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，至少具有如下有益效果之一：

1、观看装置通过旋转台可以实现观看装置的多角度转动，使参观者可以观看不同角度的现实场景，增强自主互动体验感。

2、观看装置通过可伸缩的支杆组件，实现高度调节，适合不同身高用户使用。

3、播放设备播放的影像通过幻像膜悬浮在幻像膜后侧，形成一幻像，该幻像有立体纵深效果，而且该幻像与场景摄影设备获取的真实场景影像在视野路径上进行叠加，增强了虚拟现实的影像效果。

4、设备的体积小、重量轻，便于安装和移动。

5、设备的支杆和底座的材质为硬质合金，外壳的材质为ABS材料，外壳设计为密封结构，整体具有防水和防尘功能，可应用在室外场景。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书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说明书实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的观看装置的结构爆炸图；

图3为本实用新型提供的旋转台的结构示意图。

附图标记：

100、观看装置；101、播放设备；102、现实场景摄影设备；103、幻像膜；104、握持部；105、目镜框；106、上盖；107、下盖；108、装饰固定盖；109、框架；

200、支架装置；201、旋转台；201a、第一转轴；201b、第二转轴；201c、第一U形件；201d、第二U形件；201e、连接板；202、第一支杆；203、第二支杆；204、高度调节件；205、底座。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

为便于对本申请实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本申请实施例的限定。

实施例1

本实用新型的一个具体实施例，如图1至图3所示，公开了一种小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，包括支架装置200和观看装置100；其中，支架装置200具有底座205、支杆组件和旋转台201，底座205置于观看者一旁的站立面上，旋转台201通过支杆组件设于底座205的上方；观看装置100被配置为呈现虚拟现实影像，观看装置100，具有外壳，外壳设于旋转台201上，外壳的外部设有握持部104，以备在观看者握持握持部104时，能够使观看装置100转动；外壳的一端设置目镜，目镜被配置为观看窗口，目镜包括目镜框105，目镜框105上设置目镜片；外壳的另一端设置取景窗口，被配置为供现实场景摄影设备102取景。目镜片和取景窗口采用透明亚克力材质，不影响观看同时具有防水防尘作用。

本实施例中，观看装置100包括播放设备101、现实场景摄影设备102和幻像膜103，播放设备101、现实场景摄影设备102和幻像膜103设置在观看装置100的外壳内，幻像膜103位于播放设备101和现实场景摄影设备102之间；播放设备101用于播放影像，播放设备101内预先存储有户外场景相关影像，幻像膜103被配置为使播放设备101的播放影像悬浮在幻像膜103后侧；现实场景摄影设备102被配置为实时获取现实场景中的实景影像，并将获取的实景影像叠加到播放设备101播放的影像中。

观看者的视野路径沿观看窗口至取景窗口的方向上设置。播放设备101位于幻像膜103靠近目镜框105的一侧，且播放设备101的屏幕水平置于观看者的视野路径的上方，播放设备101的屏幕与幻像膜103呈45°，场景摄影设备102的显示屏与观看者的视野路径垂直相交。

本实施例中，幻像膜103具有高透和高反的功能，有成像细腻，高清晰成像的特点，幻像膜103会将播放设备101播放的影像折射并反射，在幻像膜103的后方视野路径上形成一幻像，使影像产生极大的立体纵深感，该幻像与场景摄影设备102获取的真实场景影像进行叠加。

本实施例中，如图2所示，观看装置100还包括框架109，框架109设于外壳内，框架109包括竖直部和水平部，场景摄影设备102固定设置在竖直部上，幻像膜103的顶端与竖直部的顶部连接，幻像膜103的底端与水平部连接。

在其中一种可选实施方式中，外壳包括上盖106、下盖107和装饰固定盖108；其中，上盖106设于框架109的上方，播放设备101与上盖106固定连接；下盖107设于框架109的下方，装饰固定盖108设于上盖106与下盖107形成的侧端开口处，装饰固定盖108上设有取景窗口。上盖、下盖和装饰固定盖的接合处设置有密封圈压条，密封条可以保证外壳具有防水和防尘功能。

进一步地，上盖106的两侧具有倾斜向下延伸的第一侧壁，下盖107的两侧具有倾斜向上延伸的第二侧壁；当上盖106与下盖107对接安装时，第一侧壁与第二侧壁对接，外壳垂直观看者的视觉路径的截面轮廓为六边形，且第一侧壁与第二侧壁在对接处均设置安装握持部104的开口。上盖106和下盖107起到保护作用，可以防水、防尘，并给内部的设备提供支架和支撑，形成一个集约型的整体；握持部104与上盖106、下盖107固定在一起，观看者可手握握持部10，左右和上下旋转观看装置100。

本实施例中，场景摄影设备102包括摄像头、注册跟踪定位模块、数据处理模块和显示屏；其中，摄像头用于获取现场的实景影像，把采集到的实景影像传递给注册跟踪定位模块；注册跟踪定位模块在收到实景影像信息后，对现实场景中的目标进行跟踪，根据目标的位置变化实时求取摄像头的位姿变化，从而将预先设定的虚拟物体影像按照正确的空间透视关系叠加到真实场景中；数据处理模块通过对虚拟物体影像的实时渲染，并把虚拟物体影像准确叠加到实景影像中，从而在场景摄影设备102的显示屏上显示出实景影像叠加虚拟影像的叠加影像。

场景摄影设备102通过摄像头取现实场景影像或者二维码，把采集到的影像信息传递给注册跟踪定位模块进行处理；注册跟踪定位模块在收到影像信息后，对现实场景中的目标进行跟踪，根据目标的位置变化来实时求取摄像头的位姿变化，从而将虚拟物体按照正确的空间透视关系叠加到真实场景影像中；数据处理和显示通过对虚拟信息的实时渲染，并把虚拟物体按照正确的空间位置和姿态叠加到真实场景影像中，实现在现实场景影像基础上叠加模型、动画等虚拟信息内容，叠加后的图像显示在场景摄影设备102的显示屏上。观看装置100旋转的位置和角度不同，场景摄影设备102的显示屏上显示的内容也不相同。

场景摄影设备102通过摄像头对现实场景中的目标进行跟踪，根据目标的位置变化来实时求取摄像头的位姿变化，从而将影像按照正确的空间透视关系叠加到真实场景中，通过场景摄影设备102可观看到影像叠加在真实场景上的效果。具体而言，通过场景摄影设备102的摄像头获取前方的实景画面，根据摄像头帧率将实景视频流划分为不同的视频关键帧图像。数据处理模块会将关键帧图像通过相应图像处理后计算画面内的图像关键点信息，将计算得出的关键点信息与提前录制的实景已知关键点信息进行匹配计算，从而判断当前角度与预录已知角度位置是否相符，进而判断场景摄影设备102的摄像头的当前的朝向。根据场景摄影设备102的摄像头朝向角度不同切换场景摄影设备102画面内叠加显示的内容。根据幻像成像原理黑色图像将不可见，所以在播放设备101的屏幕上播放的内容则以黑色为底，在黑底上叠加要显示的内容。播放设备101播放的影像将通过幻像膜进行折射反射，然后在视野路径上与场景摄影设备102显示屏上的画面进行重叠，从而实现幻象叠加的效果。

本实施例中，支架组件通过底座站立在地面上，支架组件具有伸缩功能，支杆组件的纵向高度可调节，使得观察者能够根据自己身高调整支架组件的高度，进而将观看装置100调节到适宜的高度。高度调节件可以调节支架组件的高低，高度调节范围80-150cm，以满足不同身高的观众观看。具体而言，支杆组件包括第一支杆202、第二支杆203和高度调节件204，第一支杆202和第二支杆203通过高度调节件204连接，通过高度调节件204调节第一支杆202和第二支杆203的纵向连接高度。

进一步地，高度调节件204包括螺筒和锁紧螺杆，第一支杆202与第二支杆203插接，且通过螺筒和锁紧螺杆固定第一支杆202与第二支杆203插接后的长度。具体而言，螺筒的内径与第一支杆202的顶部外径相适配，螺筒套接在第一支杆202的顶端，第二支杆203的外径小于等于第一支杆202的内径，第二支杆203能够插入第一支杆202内；螺筒的侧壁上设置螺纹孔，锁紧螺杆能够穿过螺纹孔顶紧第二支杆203，以固定第二支杆203。第一支杆202固定设置在底座205的中心，优选一体设置。可选的，当第一支杆202固定安装在螺筒内后，螺纹孔位于第一支杆202的顶端上方。组装时，将螺筒的下端螺纹安装在第一支杆202的顶端，再将第二支杆203由螺筒的顶端插入第二螺杆202内，当插入合适位置后，观看装置100的高度适应观看者的身高，利用锁紧螺杆穿过螺筒上的螺纹孔，锁紧螺杆顶紧第二支杆203将第二支杆203固定在指定高度位置。

本实施例中，支架组件通过旋转台201与观看装置100连接，起到固定和支撑观看装置100的作用，而且使得观看装置100能够上下俯仰转动以及左右摆动，以满足观看者根据需要调整场景摄影设备102的取景位置。

如图3所示，旋转台201包括第一转轴201a、第二转轴201b、第一U形件201c、第二U形件201d和连接板201e；其中，第一U形件201c的第一开口端和第二U形件201d的第二开口端插接，且通过第一转轴201a转动连接；第一U形件201c的第一封闭端设置连接板201e，连接板201e与下盖107连接；第二U形件201d的第二封闭端通过第二转轴201b与第二支杆203的顶端转动连接；第一转轴201a与第二转轴201b垂直，第二转轴201b与第二支杆203同轴设置。旋转台201采用两个U形件，结构简单，安装方式灵活，使用寿命长，而且旋转台201中间是中空的，便于走线和安装，可以360度无死角旋转。

进一步地，第一转轴201a和第二转轴201b为阻尼转轴，能够在观看装置100调节一定转动角度后保持该角度，便于观看者观看。

本实施例中，底座205起到支撑、固定作用，可使整个装置固定在地面上。底座205可以为圆盘，直径为35-45cm，材质为硬质合金。

本实施例中，第二支杆203的外径小于等于第一支杆202的内径，二者插接连接，材质为硬质合金，第一支杆202的内径为6-7 cm，第二支杆203的外径为5-6cm。

本实施例中，观看装置100的整体尺寸小，长宽高为40cm*30cm*30cm，观看装置100的外壳材质为ABS材料，观看装置100的体积小，重量轻，便于移动。

使用时，将小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置搬移到遗址现场等应用场地，通过底座205把装置固定好，观察者根据自己身高通过调节支杆组件的高度；高度调节好后观察者通过目镜观看装置内的影像信息，同时手握握持部，观看者的视野路径上具有经幻像膜103折射反射的播放设备101的播放影像和场景摄影设备102的显示屏上显示的影像，观看者能够看到两个影响的重叠后的影像，从而可观看到影像叠加在真实场景上的效果；观看过程中，观看者通过手握握持部104转动观看装置100，调整场景摄影设备102的取景位置，主动选择观看现实场景中的不同位置以及观看顺序。

与现有技术相比，本实施例提供的小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，至少具有如下有效果之一：

1、支架装置具有伸缩、旋转功能，不仅可以根据观众的身高调节支架组件的高度，还能够通过握持部使观看装置上下、左右旋转，主动选择观看现实场景中的不同位置以及观看顺序，具有互动性，趣味性，娱乐性和实用性。

2、将播放设备、场景摄影设备和幻像膜集成设置在一个封闭、体积小的外壳内，观看者站立在播放设备的一侧就能够实现裸眼观看虚拟现实图像，不仅无需借助头盔/3D眼镜等设备，能够获得更好的体验感。

3、通过集成化设置，能够实现产品小型化，体积更小，便于搬移和安装，不仅能够广泛应用于遗址现场等户外场地，也可以用于室内场景，尤其在多媒体数字化展示、古建及文物互动复原、广告新载体等应用领域具有应用优势。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，其特征在于，包括支架装置和观看装置；其中，所述支架装置具有底座、支杆组件和旋转台，底座置于观看者一旁的站立面上，旋转台通过支杆组件设于底座的上方；所述观看装置被配置为呈现虚拟现实影像，观看装置具有外壳，所述外壳设于所述旋转台上，所述外壳上设有握持部，以备在观看者握持所述握持部时，能够使所述观看装置转动。

2.根据权利要求1所述的小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，其特征在于，所述外壳内设有播放设备和现实场景摄影设备，所述播放设备和现实场景摄影设备之间设有幻像膜。

3.根据权利要求2所述的小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，其特征在于，所述支杆组件包括第一支杆、第二支杆和高度调节件，所述第一支杆和第二支杆通过高度调节件连接，通过所述高度调节件调节第一支杆和第二支杆的纵向连接高度。

4.根据权利要求3所述的小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，其特征在于，所述高度调节件包括螺筒和锁紧螺杆，所述第一支杆与第二支杆插接，且通过所述螺筒和锁紧螺杆固定所述第一支杆与第二支杆插接后的长度。

5.根据权利要求4所述的小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，其特征在于，所述高度调节件的高度调节范围80-150 cm；

所述第一支杆的内径为6-7 cm，第二支杆的外径为5-6 cm。

6.根据权利要求5所述的小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，其特征在于，所述观看装置在所述握持部的操作下，能够通过所述旋转台进行上下俯仰转动以及左右摆动，以满足观看者根据需要调整场景摄影设备的取景位置。

7.根据权利要求3至6任一项所述的小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，其特征在于，所述外壳内设有框架，所述框架包括竖直部和水平部，场景摄影设备固定设置在竖直部上，幻像膜的顶端与竖直部的顶部连接，幻像膜的底端与水平部连接。

8.根据权利要求7所述的小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，其特征在于，所述外壳包括上盖、下盖和装饰固定盖；

其中，所述上盖设于所述框架的上方，所述播放设备与所述上盖固定连接；下盖设于所述框架的下方，装饰固定盖设于上盖与下盖形成的侧端开口处，装饰固定盖上设有取景窗口。

9.根据权利要求8所述的小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，其特征在于，所述上盖的两侧具有倾斜向下延伸的第一侧壁，所述下盖的两侧具有倾斜向上延伸的第二侧壁。

10.根据权利要求9所述的小型化户外裸眼虚拟现实呈现装置，其特征在于，所述外壳的长宽高为40cm*30cm*30cm；所述底座为圆盘，所述圆盘的直径为35-45cm；

所述第一支杆、第二支杆和底座的材质为硬质合金，所述外壳的材质为ABS材料。

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