基于刻度对应的虚拟现实头盔畸变验证和调整的方法及装置与流程

本发明涉及虚拟现实领域，更具体地说，涉及一种基于刻度对应的虚拟现实头盔畸变验证和调整的方法及装置。

背景技术：

畸变镜片在很多领域都有应用，例如，在虚拟现实系统中，为了让用户在视觉上拥有真实的沉浸感，虚拟现实设备就要尽可能的覆盖人眼的视觉范围，因此就需要在虚拟现实设备装一个特定的球面弧度镜片，但是利用弧形镜片将传统的图像投射到人的眼中时，图像是扭曲的，人眼就没有办法获得虚拟空间中的定位，即在虚拟现实中你的周边都是扭曲的图像。要解决这个问题，就要先扭转图像，通过特定的算法生成畸变镜片对应的畸变图像，然后这些畸变图像在经过畸变镜片投射到人眼之后，就会变成正常的图像，从而让人感觉到真实的位置投射以及大视角范围的覆盖。当前镜片制造厂商会按照一定的畸变参数来制作镜片，这些镜片由虚拟现实头盔的生产厂家将其装配到虚拟现实头盔上。对于普通的虚拟现实头盔的使用者和软件开发者来说，由于没有可以检测镜片畸变参数的工具，除了向镜片制造厂商索要畸变参数以外无法直观地获取畸变参数，很大程度上影响了虚拟现实软件的开发和使用。

技术实现要素：

为了解决当前虚拟现实设备无法验证和调整头盔畸变参数的缺陷，本发明提供一种基于刻度对应的虚拟现实头盔畸变验证和调整的方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于刻度对应的虚拟现实头盔畸变验证和调整的方法，包括以下步骤：

s1：在处理单元中预存待测试虚拟现实头盔的畸变数据；

s2：移动观察单元到观察点，在显示屏中显示单色光的水平刻度尺；

s3：所述观察单元观察图像并将观察到的图像传递到图像单元，所述图像单元对传递来的图像进行处理，并将处理结果传递到处理单元；

s4：所述处理单元根据接收到的处理结果判断观测到的刻度与根据畸变数据计算出的刻度是否相同；

s5：若观测到的刻度与根据畸变数据计算出的刻度不相同，记录该数据，并对该数据进行校正。

优选地，若观测到的刻度与根据畸变数据计算出的刻度不相同，记录该数据，并对该数据进行校正，依照观察数据对应修订畸变参数。

优选地，所述观察单元通过模拟人眼视角的角度观察所述显示屏发射的光线，所述观察目镜观察图像并将观察到的图像传递到所述图像单元，所述图像单元对传递来的图像进行处理。

优选地，设置多个观察点，当第一个观察点测试完成后，所述观察单元运动到第二个观察点进行观察。

优选地，分别对红色、绿色和蓝色三种单色光进行验证和调整。

提供一种虚拟现实头盔畸变验证和调整的装置，包括测试单元、观察单元、图像单元和处理单元，所述测试单元包括待测试虚拟现实头盔、固定结构，所述待测试虚拟现实头盔包括显示屏，所述图像单元和所述观察单元、所述处理单元分别电性连接，所述固定结构包括夹持工具和限位机构，所述夹持工具可以打开放入所述虚拟现实头盔，所述观察单元包括遮光装置，所述遮光装置上设置有贯穿所述遮光装置的狭缝。

优选地，所述夹持工具包括扭簧，所述扭簧可以在所述夹持工具打开后作用于所述夹持工具使之闭合以固定所述虚拟现实头盔。

优选地，所述观察单元包括观察目镜、目镜轨道和电机，所述观察目镜可以在所述电机的带动下沿所述目镜轨道运动。

优选地，所述观察单元包括移动板、观察目镜、遮光板、目镜轨道和电机，所述观察目镜可以在所述电机的带动下沿所述目镜轨道运动，所述目镜轨道设置在所述移动板上，所述移动板可以带动所述观察目镜、所述电机和所述目镜轨道一起运动。

与现有技术相比，本发明利用畸变数据反向计算刻度位置的方法，建立了显示屏上刻度位置和观察目镜的观察位置的一一对应的关系，利用刻度实际位置与理论位置之间的误差来验证待测试虚拟现实头盔是否符合畸变数据，方法简便易行，提供了一种新颖的验证待测试虚拟现实头盔单色光畸变数据的方法，有利于防止因待测试虚拟现实头盔的单色光实际畸变数据与理论畸变数据存在差异而产生的图像变形和合成色色差，节省了大量的生产成本。观察单元通过模拟人眼视角角度来观察显示屏发射的光线，有利于更好地模拟出人眼的观察方法，其测试的结果也更加接近人眼实际看到的图像，提高了精确性和适应性。遮光装置和狭缝可以遮挡影响测量结果的干扰光线，保证细光线成像条件。调整观察目镜的焦距使观察到的图像中仅存在一个刻度，有助于图像单元更好地识别刻度信息，防止干扰。多点观察可以进一步保证数据的准确性。利用测试单元、观察单元、图像单元和处理单元的组合简单而有效地解决了光学畸变验证的问题。通过电机带动观察单元沿目镜轨道运动，可以方便从多个角度来进行观察，方便多个观察点的设置。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明基于刻度对应的虚拟现实头盔畸变验证和调整装置第一实施例的模块示意图；

图2是第一实施例测试单元模块示意图；

图3是本发明基于刻度对应的虚拟现实头盔畸变验证和调整装置第一实施例示意图；

图4是本发明基于刻度对应的虚拟现实头盔畸变验证和调整装置第一实施例侧面示意图；

图5是本发明基于刻度对应的虚拟现实头盔畸变验证和调整装置第二实施例的模块示意图；

图6是第二实施例测试单元模块示意图；

图7是本发明基于刻度对应的虚拟现实头盔畸变验证和调整装置第一实施例示意图；

图8是遮光装置示意图；

图9是显示屏刻度显示示意图；

图10是图像单元数据读取示意图；

图11是本发明基于刻度对应的虚拟现实头盔畸变验证和调整装置第二实施例示意图；

具体实施方式

为了解决当前虚拟现实设备无法验证和调整镜片畸变参数的缺陷，本发明提供一种基于刻度对应的虚拟现实头盔畸变验证和调整的方法及装置。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

请参阅图1—图2，本发明基于刻度对应的虚拟现实头盔畸变验证和调整装置包括测试单元1、观察单元2、图像单元3和处理单元4。其中，测试单元1包括待测试镜片12、固定结构14，待测试镜片12可拆卸地固定在固定结构14上。图像单元3与观察单元2电性连接，处理单元4与图像单元3电性连接。观察单元2通过拍摄图像的方式对测试单元1进行观察，观察单元2可以拍摄测试单元1的图像，并将拍摄的图像传输至图像单元3进行处理，图像单元3可以处理观察单元2拍摄的图像，并将处理结果传输到处理单元4进行处理，处理单元4可以根据图像单元3传输的数据进行处理。

图3—图4示出了作为示例的基于刻度对应的虚拟现实头盔畸变验证和调整装置的第一实施例，显示屏16固定设置在固定结构14内，固定结构14上设置有镜片安装部18，镜片安装部18可以用来安装待测试镜片12。观察单元2包括观察目镜23、目镜轨道25、目镜电机271、升降电机272和升降杆273，观察目镜23可以在目镜电机271的带动下沿目镜轨道25平动，并且可以在目镜电机271的带动下转动变换观察角度。观察目镜23与升降杆273相连接，并可以跟随升降杆273一起升降。升降杆273受升降电机272的控制可以在竖直方向升降。在使用时，目镜电机271、升降电机272可以平动配合转动和升降，使观察目镜23到达不同的观察位置，模拟视线方向观察显示屏16发射的光线。

在初步拟合畸变数据时，首先取下固定结构14，在镜片安装部18处安装待测试镜片12，然后将固定结构14安装在底座21上。复位目镜电机271，使目镜电机271到达目镜轨道25的一端的初始位置。此时，检测前准备工作完成。当处理单元4接收到开始检测的命令后，目镜电机271和升降电机272带动观察目镜23到达第一个观察点，同时，处理单元4命令显示屏16显示检测信息，首先，显示屏16以整列像素为单位从显示屏16的第一端向第二端逐列显示纵向光线，第一端和第二端相对，可以根据需要人为指定，一般情况下我们指定从观察单元2向固定后的测试单元1的方向看，显示屏16的左端为第一端，右端为第二端，当图像单元3检测到显示屏16的显示信息经过畸变后到达观察单元2的标定位置时，图像单元3传递信息至处理单元4，处理单元4记录此时观察单元2的位置和显示屏16中光线的横坐标位置。然后观察单元2运动到下一个观察点，处理单元4命令测试单元1显示检测信息，重复上述检测过程。观察点数量设置得越多，镜片测量结果就越精细，就更加有利于数据拟合。在所有观察点的检测完成后，处理单元4汇总所有对应关系，并根据存储的对应关系拟合数据库中存储的畸变函数。当处理单元4成功拟合其中一个到几个畸变函数后，处理单元4记录并存储该拟合结果；当处理单元4无法根据测得的对应关系拟合数据库中的畸变函数时，处理单元4将对应关系以点函数的方式存储下来。

由于红、绿、蓝三种单色光在经过待测试镜片12时折射角略微不同，这样会导致色散的出现。在将待测试镜片12安装在虚拟现实头盔上后，我们需要进一步对各个单色光的畸变情况进行验证和校正。在对虚拟现实头盔进行单色光畸变验证和调整时，我们需要对第一实施例中使用的装置进行改进。

请参阅图5—图6，观察单元2通过拍摄图像的方式对测试单元1进行观察，观察单元2可以拍摄测试单元1的图像，并将拍摄的图像传输至图像单元3进行处理，图像单元3可以处理观察单元2拍摄的图像，并将处理结果传输到处理单元4进行处理，处理单元4根据图像单元3传输的数据进行处理，并根据数据处理结果拟合畸变函数。处理单元4与测试单元1电性连接，在使用过程中可以由处理单元4命令显示屏16分别显示红色、绿色、蓝色的刻度尺，图像单元3检测显示屏16的显示信息经过畸变后到达观察单元2的图像，并读取图像中的标尺信息，图像单元3将读取的标尺信息传递至处理单元4，处理单元4判断读取的标尺信息和通过拟合畸变函数计算出的标尺信息的区别，并将读取信息和计算信息不对应的观测点记录下来。

图7示出了作为示例的虚拟现实镜片畸变验证和调整装置的第二实施例，待检测虚拟现实头盔13可拆卸安装在固定结构14内，固定结构14包括夹持工具142、限位机构141和光学平台143，其中，夹持工具142可以打开，放入待检测虚拟现实头盔13后闭合，起到固定待检测虚拟现实头盔13的作用。限位机构141可以精确限制待检测虚拟现实头盔13的位置，防止待检测虚拟现实头盔13位置过于靠前或靠后影响测量结果，限位机构141和夹持工具142固定在光学平台143上。待检测虚拟现实头盔13包括显示屏16和光学镜片17，显示屏16和光学镜片17相对设置，显示屏16可以根据处理单元4的指令显示相关图像信息，显示屏16发射的光线经光学镜片17后发生折射。观察单元2包括观察目镜23、目镜轨道25、遮光装置29和电机27，观察目镜23可以在电机27的带动下沿目镜轨道25平动，并且可以在电机27的带动下转动变换观察角度。在使用时，电机27可以平动配合转动，使观察目镜23到达不同的观察位置，模拟视线方向观察待检测虚拟现实头盔13发射的光线。

图8示出了作为示例的遮光装置29，在遮光装置29上设置有贯穿遮光装置29的狭缝291，狭缝291直径为1mm左右，具有一定的深度，用来保证细光线成像条件，使观察目镜23可以精确观察相应方向传来的光线，防止其他方向的光线对观察结果产生影响。遮光装置29可拆卸地安装在观察目镜23上。

图9—图10示出了显示屏16显示标尺的示意图。当测量开始时，显示屏16接收到处理单元4的命令在屏幕中央显示标尺，标尺上显示有刻度，图9和图10中示例性地示出了刻度，在实际使用过程中，为了更加精确测量结果，可以缩小标尺的尺度，并利用特殊的标记符号，如点阵列的方式，以求进一步缩小显示空间，精确测量结果。每一个刻度对应一个显示屏16上的物理位置，在使用时，可以调整观察目镜23的焦距，使观察目镜23观察到的经狭缝291透射的图像中仅存在一个刻度，这样就可以建立观察目镜23位置与显示屏16上位置的映射关系。

图11示出了作为示例的虚拟现实头盔畸变整机检测装置的第三实施例，在第三实施例中，检测单元1与第二实施例中的结构基本相同。待检测虚拟现实头盔13可拆卸安装在固定结构14内。观察单元2包括遮光装置29、移动板22、观察目镜23、移动板轨道24、目镜轨道25和电机27，观察目镜23可以在电机27的带动下沿目镜轨道25运动，变换观察角度。目镜轨道25设置在移动板22上，移动板22可以带动观察目镜23、电机27和目镜轨道25一起沿移动板轨道24运动，移动板22可以在左眼观察点26和右眼观察点28两个观察位置被固定。

在使用时，首先在处理单元4中预存拟合的待测试虚拟现实头盔13的畸变数据，安装遮光装置29到观察目镜23的前端，复位电机27，使电机27到达目镜轨道25的一端的初始位置。此时，测试前准备工作完成。当处理单元4接收到开始测试的命令后，首先测试一种单色光，电机27带动观察目镜23到达第一个观察点，同时，处理单元4命令显示屏16显示绿色的水平刻度尺，图像单元3检显示屏的显示信息经过畸变后到达观察单元2的图像，并读取图像中的标尺信息，图像单元3将读取的标尺信息传递至处理单元4，处理单元4判断读取的标尺信息和通过拟合畸变函数计算出的标尺信息的区别，并将读取信息和计算信息不对应的观测点记录下来。然后观察单元2运动到下一个观察点，重复上述检测过程。观察点数量设置得越多，测量结果就越精细。在所有观察点的测试完成后，处理单元4筛选有误差的数据，对有误差的数据进行校正。处理单元找出存储的不对应的数据，并依照观察数据对应修订单色光畸变参数，调整完毕。

与现有技术相比，本发明利用畸变数据反向计算刻度位置的方法，建立了显示屏16上刻度位置和观察目镜23的观察位置的一一对应的关系，利用刻度实际位置与理论位置之间的误差来验证待测试虚拟现实头盔13是否符合畸变数据，方法简便易行，提供了一种新颖的验证待测试虚拟现实头盔13单色光畸变数据的方法，有利于防止因待测试虚拟现实头盔13的单色光实际畸变数据与理论畸变数据存在差异而产生的图像变形和合成色色差，节省了大量的生产成本。观察单元2通过模拟人眼视角角度来观察显示屏16发射的光线，有利于更好地模拟出人眼的观察方法，其测试的结果也更加接近人眼实际看到的图像，提高了精确性和适应性。遮光装置29和狭缝291可以遮挡影响测量结果的干扰光线，保证细光线成像条件。调整观察目镜23的焦距使观察到的图像中仅存在一个刻度，有助于图像单元3更好地识别刻度信息，防止干扰。多点观察可以进一步保证数据的准确性。利用测试单元1、观察单元2、图像单元3和处理单元4的组合简单而有效地解决了光学畸变验证的问题。通过电机27带动观察单元2沿目镜轨道25运动，可以方便从多个角度来进行观察，方便多个观察点的设置。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。