虛擬實境頭盔畸變檢測的方法及裝置與流程

2023-05-30 06:43:21

本發明涉及虛擬實境領域，更具體地說，涉及一種虛擬實境頭盔畸變檢測的方法及裝置。

背景技術：

在虛擬實境系統中，為了讓用戶在視覺上擁有真實的沉浸感，虛擬實境設備就要儘可能的覆蓋人眼的視覺範圍，因此就需要在虛擬實境設備裝一個特定的球面弧度鏡片，但是利用弧形鏡片將傳統的圖像投射到人的眼中時，圖像是扭曲的，人眼就沒有辦法獲得虛擬空間中的定位，即在虛擬實境中你的周邊都是扭曲的圖像。要解決這個問題，就要先扭轉圖像，通過特定的算法生成畸變鏡片對應的畸變圖像，然後這些畸變圖像在經過畸變鏡片投射到人眼之後，就會變成正常的圖像，從而讓人感覺到真實的位置投射以及大視角範圍的覆蓋。當前鏡片製造廠商會按照一定的畸變參數來製作鏡片，這些鏡片由虛擬實境頭盔的生產廠家將其裝配到虛擬實境頭盔上。對於普通的虛擬實境頭盔的使用者和軟體開發者來說，由於沒有可以檢測虛擬實境頭盔畸變參數的工具，除了向鏡片製造廠商索要畸變參數以外無法直觀地獲取畸變參數，很大程度上影響了虛擬實境軟體的開發和使用。

技術實現要素：

為了解決當前虛擬實境設備無法檢測虛擬實境頭盔畸變參數的缺陷，本發明提供一種虛擬實境頭盔畸變參數檢測的方法及裝置。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：提供一種虛擬實境頭盔畸變檢測的方法，包括以下步驟：

S1：移動觀察單元到觀察點觀察待檢測虛擬實境頭盔，在所述待檢測虛擬實境頭盔中播放檢測圖像，圖像單元對所述觀察單元觀察到的圖像進行處理；

S2：當所述圖像單元檢測到所述觀察單元觀察到的影像滿足預設條件時，所述圖像單元傳遞檢測信息至處理單元；

S3：所述處理單元接收到所述圖像單元傳遞的檢測信息後，記錄檢測圖像信息與所述觀察單元位置的對應關係，所述觀察單元移動到下一個觀察點進行觀察；

S4：所述處理單元根據記錄的多組圖像信息與所述觀察單元位置的對應關係擬合資料庫中的畸變函數，並記錄擬合的結果。

優選地，所述待檢測虛擬實境頭盔發射的光線經由光學鏡片發生折射，所述觀察單元通過模擬人眼視角的角度觀察所述待檢測虛擬實境頭盔發射的光線。

優選地，進一步包括以下步驟：

S5：當數據擬合不成功時，所述處理單元以點函數的方式存儲對應關係。

優選地，所述待檢測虛擬實境頭盔中播放檢測圖像包括以下步驟：

S1.1所述待檢測虛擬實境頭盔的顯示屏以整列像素為單位從所述顯示屏的第一端向第二端依次顯示縱向光線；

S1.2所述待檢測虛擬實境頭盔沿所述顯示屏以整行像素為單位從所述顯示屏的第三端向第四端依次顯示橫向光線。

優選地，在所述觀察單元拍攝的圖像中心設置靶心，當所述圖像單元檢測到所述觀察單元觀察到的光線影像在靶心內時，所述圖像單元傳遞檢測信息至所述處理單元。

提供一種虛擬實境頭盔畸變檢測的裝置，包括檢測單元、觀察單元、圖像單元和處理單元，所述檢測單元包括待檢測虛擬實境頭盔、固定結構，所述圖像單元和所述觀察單元、所述處理單元分別電性連接，所述處理單元和所述檢測單元電性連接，所述待檢測虛擬實境頭盔包括顯示屏和光學鏡片，所述顯示屏和所述光學鏡片相對設置。

優選地，所述固定結構包括夾持工具、限位機構和底板，所述夾持工具可以打開，放入所述待檢測虛擬實境頭盔後閉合，固定所述待檢測虛擬實境頭盔。

優選地，所述觀察單元包括觀察目鏡、目鏡軌道、目鏡電機、升降杆和升降電機，所述觀察目鏡可以在所述目鏡電機的帶動下沿所述目鏡軌道平動和轉動，所述觀察目鏡與所述升降杆相連接，並可以跟隨所述升降杆一起升降，所述升降杆受所述升降電機的控制可以在豎直方向升降。

優選地，所述觀察單元包括底座、移動板、觀察目鏡、移動板軌道、目鏡軌道和目鏡電機，所述觀察目鏡可以在所述目鏡電機的帶動下沿所述目鏡軌道運動，所述目鏡軌道設置在所述移動板上，所述移動板可以帶動所述觀察目鏡、所述目鏡電機和所述目鏡軌道一起沿所述移動板軌道運動。

優選地，所述觀察單元包括兩組觀察設備，所述觀察設備包括觀察目鏡、目鏡軌道和目鏡電機，兩組所述觀察設備分別對左眼和右眼對應的畸變圖像進行觀察。

與現有技術相比，本發明利用觀察單元模擬人眼的觀察方式對待檢測虛擬實境頭盔播放的圖像信息進行觀察，建立了待檢測虛擬實境頭盔上顯示屏上點的位置和觀察目鏡的觀察位置的一一對應的關係，利用該對應關係擬合畸變函數，提供了一種檢測待檢測虛擬實境頭盔畸變函數的方法。觀察單元通過模擬人眼視角角度來觀察待檢測虛擬實境頭盔發射的光線，有利於更好地模擬出人眼的觀察方法，其檢測的結果也更加接近人眼實際看到的圖像，提高了精確性和適應性。利用整列像素逐列顯示和整行像素逐行顯示的方法提供了一種建立函數對應關係的方法，可以輕鬆求得觀察點對應屏幕位置的橫坐標和縱坐標。通過在觀察單元所拍攝的圖像中設置靶心，可以增加檢測的準確度和效率。利用檢測單元、觀察單元、圖像單元和處理單元的組合簡單而有效地解決了光學畸變檢測的問題。在固定結構上設置夾持工具可以方便更換待檢測虛擬實境頭盔，方便本發明的重複使用。通過目鏡電機帶動觀察單元沿目鏡軌道運動，以及升降電機對觀察單元的升降可以方便從多個角度和位置來進行觀察，方便多個觀察點的設置。通過移動板的設置可以方便帶動觀察目鏡沿移動板軌道運動，方便在檢測完一個位置後轉移到下一個待檢測位置。兩組觀察設備可以分別測量，有助於提高效率和精確度。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發明虛擬實境頭盔畸變檢測裝置的模塊示意圖；

圖2是檢測單元模塊示意圖；

圖3是本發明虛擬實境頭盔畸變檢測裝置第一實施例示意圖；

圖4是本發明虛擬實境頭盔畸變檢測裝置第一實施例側面示意圖；

圖5是本發明虛擬實境頭盔畸變檢測裝置第二實施例示意圖；

圖6是本發明虛擬實境頭盔畸變檢測裝置第二實施例側面示意圖；

圖7是本發明虛擬實境頭盔畸變檢測裝置第三實施例示意圖。

具體實施方式

為了解決當前虛擬實境設備無法檢測虛擬實境頭盔畸變參數的缺陷，本發明提供一種虛擬實境頭盔畸變檢測的方法及裝置。

為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的具體實施方式。

請參閱圖1—圖2，本發明虛擬實境頭盔畸變檢測裝置包括檢測單元1、觀察單元2、圖像單元3和處理單元4。其中，檢測單元1包括待檢測虛擬實境頭盔12、固定結構14，待檢測虛擬實境頭盔12可拆卸地固定在固定結構14上。圖像單元3與觀察單元2電性連接，處理單元4與圖像單元3電性連接。觀察單元2通過拍攝圖像的方式對檢測單元1進行觀察，觀察單元2可以拍攝檢測單元1的圖像，並將拍攝的圖像傳輸至圖像單元3進行處理，圖像單元3可以處理觀察單元2拍攝的圖像，並將處理結果傳輸到處理單元4進行處理，處理單元4根據圖像單元3傳輸的數據進行處理，並根據數據處理結果擬合畸變函數。處理單元4同時與檢測單元1電性連接，在使用過程中可以由處理單元4命令檢測單元1的待檢測虛擬實境頭盔12顯示檢測圖像，圖像單元3對觀察單元2觀察到的圖像進行處理，當圖像單元3檢測到觀察單元2觀察到的影像滿足預設條件時，圖像單元3測傳遞信息至處理單元4，處理單元4存儲相關信息。當一個觀察點觀察完畢後，觀察單元2運動到下一個觀察點進行觀察，圖像單元3將該觀察點的對應關係傳遞到處理單元4。經過多組觀察，處理單元4根據多個對應關係擬合存儲在資料庫中的畸變函數，若擬合不成功則以點函數的方式存儲對應關係。觀察單元2的標定位置可以根據需要來指定，為了方便測量一般將標定位置設置在觀察單元2的拍攝圖像的中心位置，可以在該位置周圍設置一定寬度的靶心，當光點影像落在靶心時可以認為待檢測虛擬實境頭盔12的顯示信息經過畸變後到達觀察單元2的標定位置。

圖3—圖4示出了作為示例的虛擬實境頭盔畸變檢測裝置的第一實施例，待檢測虛擬實境頭盔12可拆卸安裝在固定結構14內，固定結構14包括夾持工具142、限位機構141和底板143，其中，夾持工具142可以打開，放入待檢測虛擬實境頭盔12後閉合，起到固定待檢測虛擬實境頭盔12的作用。限位機構141可以精確限制待檢測虛擬實境頭盔12的位置，防止待檢測虛擬實境頭盔12位置過於靠前或靠後影響測量結果，限位機構141和夾持工具142固定在底板143上。待檢測虛擬實境頭盔12包括顯示屏16和光學鏡片18，顯示屏16可以根據處理單元4的指令顯示相關圖像信息，顯示屏16發射的光線經由光學鏡片18發生折射。觀察單元2包括觀察目鏡23、目鏡軌道25、目鏡電機271、升降電機272和升降杆273，觀察目鏡23可以在目鏡電機271的帶動下沿目鏡軌道25平動，並且可以在目鏡電機271的帶動下轉動變換觀察角度。觀察目鏡23與升降杆273相連接，並可以跟隨升降杆273一起升降。升降杆273受升降電機272的控制可以在豎直方向升降。在使用時，目鏡電機271、升降電機272可以平動配合轉動和升降，使觀察目鏡23到達不同的觀察位置，模擬視線方向觀察待檢測虛擬實境頭盔12發射的光線。

圖5—圖6示出了作為示例的虛擬實境頭盔畸變檢測裝置的第二實施例，在第二實施例中，檢測單元1與第一實施例中的結構基本相同。待檢測虛擬實境頭盔12可拆卸安裝在固定結構14內。觀察單元2包括移動板22、觀察目鏡23、移動板軌道24、目鏡軌道25和目鏡電機271，觀察目鏡23可以在目鏡電機271的帶動下沿目鏡軌道25運動，變換觀察角度。目鏡軌道25設置在移動板22上，移動板22可以帶動觀察目鏡23、目鏡電機271和目鏡軌道25一起沿移動板軌道24運動，移動板22可以在左眼觀察點26和右眼觀察點28兩個觀察位置被固定。移動板22與升降杆273相連接，並可以跟隨升降杆273一起升降。升降杆273受升降電機272的控制可以在豎直方向升降。在使用時，目鏡電機271、升降電機272可以平動配合轉動和升降，使觀察目鏡23到達不同的觀察位置，模擬視線方向觀察待檢測虛擬實境頭盔12發射的光線。

圖7示出了作為示例的虛擬實境頭盔畸變檢測裝置的第三實施例，在第三實施例中，檢測單元1與第一實施例中的結構基本相同，待檢測虛擬實境頭盔12可拆卸安裝在固定結構14內。觀察單元2包括兩組觀察設備20，兩組觀察設備20分別對左眼和右眼對應的畸變圖像進行觀察。觀察設備20包括觀察目鏡23、目鏡軌道25和目鏡電機271，觀察目鏡23可以在目鏡電機271的帶動下沿目鏡軌道25運動，變換觀察角度。

在使用時，首先打開夾持工具142，放入待檢測虛擬實境頭盔12。復位目鏡電機271，使目鏡電機271到達目鏡軌道25的一端的初始位置。此時，檢測前準備工作完成。當處理單元4接收到開始檢測的命令後，目鏡電機271和升降電機272帶動觀察目鏡23到達第一個觀察點，同時，處理單元4命令待檢測虛擬實境頭盔12顯示檢測信息，首先，待檢測虛擬實境頭盔12的顯示屏16以整列像素為單位從顯示屏16的第一端向第二端逐列顯示縱向光線，第一端和第二端相對，可以根據需要人為指定，一般情況下我們指定佩戴待檢測虛擬實境頭盔12後顯示屏16相對於佩戴者的左端為第一端，顯示屏16相對於佩戴者的右端為第二端，當圖像單元3檢測到待檢測虛擬實境頭盔12的顯示信息經過畸變後到達觀察單元2的標定位置時，圖像單元3傳遞信息至處理單元4，處理單元4記錄此時觀察單元2的位置和待檢測虛擬實境頭盔12中光線的橫坐標位置；待檢測虛擬實境頭盔12的顯示屏16以整行像素為單位從顯示屏16的第三端向第四端逐行顯示橫向光線，第三端和第四端相對，可以根據需要人為指定，一般情況下我們指定佩戴待檢測虛擬實境頭盔12後顯示屏16相對於佩戴者的上端為第三端，顯示屏16相對於佩戴者的下端為第四端，當圖像單元3檢測到待檢測虛擬實境頭盔12的顯示信息經過畸變後到達觀察單元2的標定位置時，圖像單元3傳遞信息至處理單元4，處理單元4記錄此時觀察單元2的位置和待檢測虛擬實境頭盔12中光線的縱坐標位置接下來，處理單元4根據橫坐標位置和縱坐標位置與觀察單元2的位置形成對應關係，並存儲該對應關係。然後觀察單元2運動到下一個觀察點，處理單元4命令檢測單元1顯示檢測信息，重複上述檢測過程。觀察點數量設置得越多，測量結果就越精細，就更加有利於數據擬合。在所有觀察點的檢測完成後，處理單元4匯總所有對應關係，並根據存儲的對應關係擬合資料庫中存儲的畸變函數。當處理單元4成功擬合其中一個到幾個畸變函數後，處理單元4記錄並存儲該擬合結果；當處理單元4無法根據測得的對應關係擬合資料庫中的畸變函數時，處理單元4將對應關係以點函數的方式存儲下來。

與現有技術相比，本發明利用觀察單元2模擬人眼的觀察方式對待檢測虛擬實境頭盔12播放的圖像信息進行觀察，建立了待檢測虛擬實境頭盔12上顯示屏16上點的位置和觀察目鏡23的觀察位置的一一對應的關係，利用該對應關係擬合畸變函數，提供了一種檢測待檢測虛擬實境頭盔12畸變函數的方法。觀察單元2通過模擬人眼視角角度來觀察待檢測虛擬實境頭盔12發射的光線，有利於更好地模擬出人眼的觀察方法，其檢測的結果也更加接近人眼實際看到的圖像，提高了精確性和適應性。利用整列像素逐列顯示和整行像素逐行顯示的方法提供了一種建立函數對應關係的方法，可以輕鬆求得觀察點對應屏幕位置的橫坐標和縱坐標。通過在觀察單元2所拍攝的圖像中設置靶心，可以增加檢測的準確度和效率。利用檢測單元1、觀察單元2、圖像單元3和處理單元4的組合簡單而有效地解決了光學畸變檢測的問題。在固定結構14上設置夾持工具142可以方便更換待檢測虛擬實境頭盔12，方便本發明的重複使用。通過目鏡電機271帶動觀察單元2沿目鏡軌道25運動，以及升降電機273對觀察單元2的升降可以方便從多個角度和位置來進行觀察，方便多個觀察點的設置。通過移動板22的設置可以方便帶動觀察目鏡23沿移動板軌道24運動，方便在檢測完一個位置後轉移到下一個待檢測位置。兩組觀察設備20可以分別測量，有助於提高效率和精確度。

上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬於本發明的保護之內。