本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于刻度對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實頭盔景深區(qū)域激光設(shè)置的方法及裝置。

背景技術(shù)：

畸變鏡片在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用，例如，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，為了讓用戶在視覺上擁有真實的沉浸感，虛擬現(xiàn)實設(shè)備就要盡可能的覆蓋人眼的視覺范圍，因此就需要在虛擬現(xiàn)實設(shè)備裝一個特定的球面弧度鏡片，但是利用弧形鏡片將傳統(tǒng)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，即在虛擬現(xiàn)實中你的周邊都是扭曲的圖像。要解決這個問題，就要先扭轉(zhuǎn)圖像，通過特定的算法生成畸變鏡片對應(yīng)的畸變圖像，然后這些畸變圖像在經(jīng)過畸變鏡片投射到人眼之后，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范圍的覆蓋。當前鏡片制造廠商會按照一定的畸變參數(shù)來制作鏡片，這些鏡片由虛擬現(xiàn)實頭盔的生產(chǎn)廠家將其裝配到虛擬現(xiàn)實頭盔上。對于普通的虛擬現(xiàn)實頭盔的使用者和軟件開發(fā)者來說，由于沒有可以檢測鏡片畸變參數(shù)的工具，除了向鏡片制造廠商索要畸變參數(shù)以外無法直觀地獲取畸變參數(shù)，很大程度上影響了虛擬現(xiàn)實軟件的開發(fā)和使用。同時由于無法獲得畸變參數(shù)，就無法對虛擬現(xiàn)實頭盔的景深顯示進行設(shè)置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決當前虛擬現(xiàn)實設(shè)備無法優(yōu)化景深的缺陷，本發(fā)明提供一種基于刻度對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實頭盔景深區(qū)域激光設(shè)置的方法，包括以下步驟：

s1：處理單元對待設(shè)置圖片進行處理，劃分出純色區(qū)域；

s2：對所述純色區(qū)域的邊界點對應(yīng)的景深進行激光設(shè)置，得出所述純色區(qū)域的邊界點對應(yīng)的顯示屏顯示位置和所述顯示屏顯示位置圍成的封閉圖形；

s3：在所述顯示屏上圍成的封閉圖形中填充相同的顯示內(nèi)容；

s4：待所有純色區(qū)域設(shè)置完成后，用激光刻度設(shè)置設(shè)置待設(shè)置圖片的其他區(qū)域。

優(yōu)選地，所述激光刻度設(shè)置包括以下步驟：

s10：確定需要調(diào)整的圖像景深位置，根據(jù)景深關(guān)系計算出對應(yīng)在刻度尺上的刻度位置d1、d2；

s20：調(diào)整觀察目鏡，使激光器發(fā)射的激光分別對應(yīng)打在刻度尺d1、d2位置；

s30：采用兩步測量的方式對顯示信息進行觀察和識別，確定觀察到的圖形刻度；

s40：所述處理單元根據(jù)觀察到的圖形刻度確定待設(shè)置景深的顯示位置。

優(yōu)選地，所述兩步測試包括以下步驟：

s301：在單側(cè)顯示屏上劃分出多個區(qū)域，其中，單個區(qū)域內(nèi)顯示多個相同的所述圖形刻度，每個區(qū)域分別顯示不同的所述圖形刻度，觀察單元根據(jù)觀察到的所述圖形刻度的特征確定觀察區(qū)域的位置；

s302：當確定顯示所在區(qū)域后，所述顯示屏按照該區(qū)域每個所述圖形刻度顯示內(nèi)容不相同的方式來重新顯示該區(qū)域內(nèi)容。

優(yōu)選地，在單側(cè)顯示屏上劃分出的多個區(qū)域中，相鄰的區(qū)域之間空出一條像素不顯示任何顏色作為邊界。

優(yōu)選地，相鄰的所述圖形刻度之間空出一條像素不顯示任何顏色，作為圖形刻度邊界。

優(yōu)選地，進一步包括步驟s40：所述觀察單元運動到下一個需要設(shè)置景深的點，重復(fù)上述步驟，完成所有需要設(shè)置的景深。

提供一種虛擬現(xiàn)實頭盔景深激光設(shè)置的的裝置，包括測試單元、觀察單元、圖像單元和處理單元，所述測試單元包括待設(shè)置虛擬現(xiàn)實頭盔、固定結(jié)構(gòu)，所述待設(shè)置虛擬現(xiàn)實頭盔包括顯示屏，所述固定結(jié)構(gòu)包括夾持工具、限位機構(gòu)和刻度尺，所述夾持工具可以打開放入所述虛擬現(xiàn)實頭盔，所述觀察單元包括觀察目鏡，在所述觀察目鏡的上方設(shè)置有激光器，所述激光器發(fā)射的激光可以打在所述刻度尺上形成光斑。

優(yōu)選地，所述夾持工具包括扭簧，所述扭簧可以在所述夾持工具打開后作用于所述夾持工具使之閉合以固定所述虛擬現(xiàn)實頭盔。

優(yōu)選地，所述觀察單元包括觀察目鏡、目鏡軌道和電機，所述觀察目鏡可以在所述電機的帶動下沿所述目鏡軌道運動。

優(yōu)選地，所述觀察單元包括移動板、觀察目鏡、遮光板、目鏡軌道和電機，所述觀察目鏡可以在所述電機的帶動下沿所述目鏡軌道運動，所述目鏡軌道設(shè)置在所述移動板上，所述移動板可以帶動所述觀察目鏡、所述電機和所述目鏡軌道一起運動。

優(yōu)選地，所述遮光板包括透光孔。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用處理單元劃分出純色區(qū)域并對其邊界進行設(shè)置的方法，大大提高了景深設(shè)置的效率。利用根據(jù)景深關(guān)系計算出的刻度尺上的對應(yīng)位置，利用激光器發(fā)射激光打在刻度尺對應(yīng)位置的方法模擬景深的形成，可以直觀地確認景深位置。本發(fā)明利用根據(jù)景深關(guān)系計算出視角方向，并利用兩步測量的方式配合觀察單元的觀察得出待設(shè)置景深的顯示位置，提供了一種新穎的設(shè)置景深的方法。兩步測試既可以提高景深設(shè)置的精確度，又可以提高設(shè)置的效率。空出不顯示的像素作為邊界可以防止區(qū)域之間的混淆和圖形刻度之間的混淆。利用測試單元、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景深設(shè)置的問題。通過電機帶動觀察單元沿目鏡軌道運動，可以方便從多個角度來進行觀察，方便多個觀察點的設(shè)置。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明第一實施例的模塊示意圖；

圖2是第一實施例測試單元模塊示意圖；

圖3是本發(fā)明第一實施例示意圖；

圖4是本發(fā)明第一實施例側(cè)面示意圖；

圖5是本發(fā)明虛擬現(xiàn)實頭盔景深顯示原理示意圖；

圖6是本發(fā)明第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明第二實施例遮光裝置示意圖；

圖6是本發(fā)明第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明第二實激光照射示意圖；

圖8是本發(fā)明第二實施例遮光裝置示意圖；

圖9是本發(fā)明原理示意圖；

圖10是顯示屏顯示圖形刻度的示意圖；

圖11是本發(fā)明第三實施例待測試圖片示意圖；

圖12是本發(fā)明第三實施例測量純色區(qū)域邊界示意圖。

具體實施方式

為了解決當前虛擬現(xiàn)實設(shè)備無法優(yōu)化景深的缺陷，本發(fā)明提供一種基于刻度對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實頭盔景深區(qū)域激光設(shè)置的方法及裝置。

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式。

請參閱圖1—圖2，本發(fā)明虛擬現(xiàn)實頭盔景深顯示裝置包括測試單元1、觀察單元2、圖像單元3和處理單元4。其中，測試單元1包括待測試鏡片12、固定結(jié)構(gòu)14，待測試鏡片12可拆卸地固定在固定結(jié)構(gòu)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測試單元1進行觀察，觀察單元2可以拍攝測試單元1的圖像，并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，并將處理結(jié)果傳輸?shù)教幚韱卧?進行處理，處理單元4可以根據(jù)圖像單元3傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行處理。

圖3—圖4示出了作為示例的虛擬現(xiàn)實頭盔景深顯示裝置的第一實施例，顯示屏16固定設(shè)置在固定結(jié)構(gòu)14內(nèi)，固定結(jié)構(gòu)14上設(shè)置有鏡片安裝部18，鏡片安裝部18可以用來安裝待測試鏡片12。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和升降桿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，并且可以在目鏡電機271的帶動下轉(zhuǎn)動變換觀察角度。觀察目鏡23與升降桿273相連接，并可以跟隨升降桿273一起升降。升降桿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(zhuǎn)動和升降，使觀察目鏡23到達不同的觀察位置，模擬視線方向觀察顯示屏16發(fā)射的光線。

在初步擬合畸變數(shù)據(jù)時，首先取下固定結(jié)構(gòu)14，在鏡片安裝部18處安裝待測試鏡片12，然后將固定結(jié)構(gòu)14安裝在底座21上。復(fù)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后，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命令顯示屏16顯示檢測信息，首先，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(jù)需要人為指定，一般情況下我們指定從觀察單元2向固定后的測試單元1的方向看，顯示屏16的左端為第一端，右端為第二端，當圖像單元3檢測到顯示屏16的顯示信息經(jīng)過畸變后到達觀察單元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的位置和顯示屏16中光線的橫坐標位置。然后觀察單元2運動到下一個觀察點，處理單元4命令測試單元1顯示檢測信息，重復(fù)上述檢測過程。觀察點數(shù)量設(shè)置得越多，鏡片測量結(jié)果就越精細，就更加有利于數(shù)據(jù)擬合。在所有觀察點的檢測完成后，處理單元4匯總所有對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)存儲的對應(yīng)關(guān)系擬合數(shù)據(jù)庫中存儲的畸變函數(shù)。當處理單元4成功擬合其中一個到幾個畸變函數(shù)后，處理單元4記錄并存儲該擬合結(jié)果；當處理單元4無法根據(jù)測得的對應(yīng)關(guān)系擬合數(shù)據(jù)庫中的畸變函數(shù)時，處理單元4將對應(yīng)關(guān)系以點函數(shù)的方式存儲下來。

請參閱圖5，圖5示出了本發(fā)明基于刻度對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實頭盔景深區(qū)域激光設(shè)置的方法及裝置方法原理示意圖。如圖所示，當觀察者在視覺中形成圖像時，需要左右眼協(xié)同成像。在圖5中，顯示屏16發(fā)射光線經(jīng)過光學(xué)鏡片的折射分別到達左右眼，使左右眼在視覺上感覺在a處存在圖像，而在顯示屏16上，對應(yīng)的發(fā)光點分別為a1和a2，這樣就形成了景深的效果。

請參閱圖6—圖9，圖6—圖9示出了本發(fā)明第二實施例。本發(fā)明的第二實施例主要用于對虛擬現(xiàn)實頭盔的顯示景深進行優(yōu)化。本發(fā)明虛擬現(xiàn)實頭盔激光輔助景深優(yōu)化裝置第二實施例包括待設(shè)置虛擬現(xiàn)實頭盔13、固定結(jié)構(gòu)14，待設(shè)置虛擬現(xiàn)實頭盔13可拆卸安裝在固定結(jié)構(gòu)14內(nèi)，固定結(jié)構(gòu)14包括夾持工具142、限位機構(gòu)141、刻度尺144和底板143，其中，夾持工具142包括扭簧(圖未示)，夾持工具142可以打開，當放入待設(shè)置虛擬現(xiàn)實頭盔13后，扭簧可以作用于夾持工具142使之閉合，起到固定待設(shè)置虛擬現(xiàn)實頭盔13的作用。限位機構(gòu)141可以精確限制待設(shè)置虛擬現(xiàn)實頭盔13的位置，防止待設(shè)置虛擬現(xiàn)實頭盔13位置過于靠前或靠后影響優(yōu)化結(jié)果，限位機構(gòu)141、刻度尺144和夾持工具142固定在底板143上。觀察單元2包括兩組觀察設(shè)備，兩組觀察設(shè)備分別對左眼和右眼對應(yīng)的畸變圖像進行觀察。觀察單元2包括觀察目鏡23、激光器24、目鏡軌道25、電機27和遮光裝置29，觀察目鏡23可以在電機27的帶動下沿目鏡軌道25轉(zhuǎn)動變換觀察角度。在使用時，電機27可以圍繞虛擬的左觀察點26和右觀察點28轉(zhuǎn)動，使觀察目鏡23到達不同的觀察位置，模擬視線方向觀察待設(shè)置虛擬現(xiàn)實頭盔13發(fā)射的光線。激光器24可以發(fā)射激光打在刻度尺144上形成光點。激光器24的下方設(shè)置有支撐桿241，支撐桿241可以將激光器24在豎直方向上升起，防止激光器24的光線被待設(shè)置虛擬現(xiàn)實頭盔13遮擋而無法打在刻度尺144上。圖8示出了作為示例的遮光裝置29，在遮光裝置29上設(shè)置有貫穿遮光裝置29的狹縫291，狹縫291直徑為1mm左右，具有一定的深度，用來保證細光線成像條件，使觀察目鏡23可以精確觀察相應(yīng)方向傳來的光線，防止其他方向的光線對觀察結(jié)果產(chǎn)生影響。遮光裝置29可拆卸地安裝在觀察目鏡23上。

圖10示出了顯示屏16顯示圖形刻度161的示意圖。當測量開始時，顯示屏16接收到處理單元4的命令在屏幕中央顯示點陣，點陣上顯示有圖形刻度161，圖形刻度161是不同顏色點的組合，圖中示例性地示出了圖形刻度161。這里，我們?nèi)D形刻度161為3x3的九個像素組成的圖形。每個像素可以顯示紅、綠、藍三種顏色，通過九個像素顯示不同的顏色來區(qū)分不同的圖形刻度161。組成圖形刻度161的像素越多，測量的精度就會越低，而組成圖形刻度161的像素太少，則會導(dǎo)致無法有效區(qū)分圖形像素161而大大影響測量效率。設(shè)置9個像素組成3x3方格式的圖形刻度161，可以在保證測量精度的同時有效提高測量的效率。每一個圖形刻度161對應(yīng)一個顯示屏16上的物理位置，在使用時，可以調(diào)整觀察目鏡23的焦距，使觀察目鏡23觀察到的經(jīng)狹縫291透射的圖像中僅存在一個圖形刻度161，這樣就可以建立觀察目鏡23位置與顯示屏16上位置的映射關(guān)系。

由于虛擬現(xiàn)實頭盔的顯示屏16一般分左右顯示，每個顯示屏16的像素總共為200萬像素—300萬像素，單純依靠在3x3的方格中像素顯示不同的顏色只能區(qū)分19683個圖形刻度161，無法直接區(qū)分數(shù)量較多的圖形刻度161。這里我們采用兩步測量的方式配合3x3方格式的圖像刻度161來獲取圖形刻度161對應(yīng)的物理位置。首先是第一步測量，在單側(cè)顯示屏16上劃分出100個區(qū)域，單個區(qū)域顯示多個相同的圖形刻度161，100個區(qū)域分別顯示不同的圖形刻度161。如圖8所示區(qū)域中顯示的圖形刻度特征按照從左往右、從上往下依次是：紅、綠、藍、綠、紅、藍、藍、綠、紅。100個區(qū)域中，相鄰的區(qū)域之間空出一條像素不顯示任何顏色作為邊界，同時，相鄰的圖形刻度161之間空出一條像素不顯示任何顏色，作為圖形刻度邊界162，有利于區(qū)分相鄰的圖形刻度161。當測量開始時，觀察單元2首先根據(jù)觀察到的圖形刻度161的特征確定觀察區(qū)域位于100個區(qū)域中的哪一個區(qū)域。當確定顯示所在區(qū)域后，進行第二步測量，顯示屏16按照該區(qū)域每個圖形刻度161顯示內(nèi)容不相同的方式來重新顯示該區(qū)域內(nèi)容，觀察單元即可通過觀察到的圖形刻度161的特征確定對應(yīng)的物理位置。

設(shè)置景深時，我們根據(jù)景深數(shù)據(jù)計算出左右眼視線的角度，并計算出視線角度對應(yīng)的刻度位置d1、d2。也可以模擬出虛擬的視線方向，根據(jù)視線延長線與刻度尺144的交點確定d1、d2位置。調(diào)整左右兩個觀察目鏡23，使其上方激光器24發(fā)射的激光分別對應(yīng)打到刻度尺144的d1、d2位置，此時兩條激光的交點e與理論上的景深位置在同一條鉛垂線上。同時，處理單元4命令顯示屏16顯示第一步測量需要顯示的內(nèi)容，確定觀察目鏡23觀察到的區(qū)域。待確定好觀察目鏡23觀察到的區(qū)域后，處理單元4命令顯示屏16顯示第二步測量需要顯示的內(nèi)容，并識別觀察到的圖形刻度161，由此確定對應(yīng)該景深位置的顯示屏16的顯示位置。然后觀察單元2運動到下一個觀察點，處理單元4命令測試單元1顯示檢測信息，重復(fù)上述檢測過程。直到所有需要測量的景深都得到測量為止。我們稱這種設(shè)置方式為激光刻度設(shè)置。

請參閱圖11—圖12，本發(fā)明第三實施例與第二實施例的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于，本發(fā)明第三實施例在設(shè)置景深之前，處理單元4首先對需要設(shè)置景深的圖像進行圖像處理，劃分出景深相同且顯示內(nèi)容相同的區(qū)域，我們稱景深相同且顯示內(nèi)容相同的區(qū)域為純色區(qū)域。開始設(shè)置時只需設(shè)置純色區(qū)域的邊界點，即可得到該區(qū)域在顯示屏16上對應(yīng)的顯示位置。圖10中展示了作為示例的待設(shè)置圖片300，待設(shè)置圖片300包括太陽301、天空302、建筑物墻面303、地面304和交通工具305，組成太陽301的邊界為一個圓形邊界3011?？梢院芮宄乜吹?，太陽301、天空302、建筑物墻面303屬于純色區(qū)域，可以利用測量其邊界點而得到顯示位置，而地面304由于有一個由遠及近的關(guān)系，不屬于整體景深相同的區(qū)域；交通工具305雖然屬于景深相同的區(qū)域，但是其顯示內(nèi)容不完全相同，對于這兩部分區(qū)域需要單獨設(shè)置。在進行區(qū)域設(shè)置時，以太陽301為例，本發(fā)明虛擬現(xiàn)實頭盔景深區(qū)域設(shè)置的裝置對圓形邊界3011上每一個點進行景深設(shè)置，得到圓形邊界3011上每個點對應(yīng)在顯示屏16上的顯示位置，由于光學(xué)鏡片的特性，圓形邊界3011上每個點對應(yīng)在顯示屏16上的顯示位置必然組成一個封閉圖形，該封閉圖形內(nèi)所有的點顯示相同的內(nèi)容即可。這樣就不比對該區(qū)域內(nèi)每一個點進行景深設(shè)置。

在進行景深設(shè)置之前，處理單元4對需要設(shè)置景深的圖像進行圖像處理，劃分出純色區(qū)域。開始設(shè)置時，利用第二實施例中所述的方法對純色區(qū)域的邊界點進行設(shè)置，得出對應(yīng)的顯示屏16的顯示點，在顯示屏16的顯示點圍成的封閉圖形中顯示相同的內(nèi)容。待所有的純色區(qū)域設(shè)置完成后，本發(fā)明對不屬于純色區(qū)域的顯示對象進行景深設(shè)置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用處理單元4劃分出純色區(qū)域并對其邊界進行設(shè)置的方法，大大提高了景深設(shè)置的效率。利用根據(jù)景深關(guān)系計算出的刻度尺144上的對應(yīng)位置，利用激光器24發(fā)射激光打在刻度尺144對應(yīng)位置的方法模擬景深的形成，可以直觀地確認景深位置。本發(fā)明利用根據(jù)景深關(guān)系計算出視角方向，并利用兩步測量的方式配合觀察單元2的觀察得出待設(shè)置景深的顯示位置，提供了一種新穎的設(shè)置景深的方法。兩步測試既可以提高景深設(shè)置的精確度，又可以提高設(shè)置的效率?？粘霾伙@示的像素作為邊界可以防止區(qū)域之間的混淆和圖形刻度之間的混淆。利用測試單元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景深設(shè)置的問題。通過電機27帶動觀察單元2沿目鏡軌道25運動，可以方便從多個角度來進行觀察，方便多個觀察點的設(shè)置。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于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(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。