本實(shí)用新型涉及虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種能夠保護(hù)用戶安全的頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。

背景技術(shù)：

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR)技術(shù)將是支撐一個(gè)定性和定量相結(jié)合，感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)相結(jié)合的綜合集成多維信息空間的關(guān)鍵技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)的速度的提升，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代正悄然走來(lái)，它將極大地改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活方式。其具體內(nèi)涵是：綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實(shí)及控制等接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成的、可交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺(jué)的技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的沉浸感來(lái)自于與外界的隔絕，尤其是視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的隔絕，使得大腦被欺騙，產(chǎn)生脫離于現(xiàn)實(shí)世界的虛擬沉浸感。

當(dāng)用戶佩戴好頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備后，將會(huì)完全沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)中，完全看不到現(xiàn)實(shí)世界的情況，容易發(fā)生碰撞，進(jìn)而造成人身傷害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種能夠保護(hù)用戶安全的頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。

根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，包括位移檢測(cè)模塊、判斷模塊和報(bào)警模塊，所述位移檢測(cè)模塊被設(shè)置為檢測(cè)用戶的移動(dòng)位移；所述判斷模塊被設(shè)置為根據(jù)用戶的初始位置及所述移動(dòng)位移判斷所述用戶是否處于安全范圍內(nèi)；所述報(bào)警模塊被設(shè)置為在所述判斷模塊的判斷結(jié)果為否時(shí)發(fā)出警報(bào)以提示所述用戶。

可選的是，所述位移檢測(cè)模塊包括全景攝像頭和第一處理單元，所述第一處理單元被設(shè)置為根據(jù)所述全景攝像頭采集的全景圖像檢測(cè)所述用戶的所述移動(dòng)位移。

可選的是，所述位移檢測(cè)模塊還包括慣性測(cè)量單元，所述第一處理單元還被設(shè)置為根據(jù)所述慣性測(cè)量單元測(cè)得的數(shù)據(jù)對(duì)所述移動(dòng)位移進(jìn)行修正。

可選的是，所述第一處理單元和所述判斷模塊由一處理器芯片提供。

可選的是，所述慣性檢測(cè)單元包括三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器。

可選的是，所述頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備還包括初始距離檢測(cè)模塊和安全范圍確定模塊，所述初始距離檢測(cè)模塊被設(shè)置為檢測(cè)所述初始位置與環(huán)境中每一物體之間的初始距離；所述安全范圍確定模塊被設(shè)置為根據(jù)所述初始距離確定所述安全范圍。

可選的是，所述初始距離檢測(cè)模塊包括深度攝像頭和第二處理單元，所述第二處理單元被設(shè)置為根據(jù)所述深度攝像頭采集的灰度圖像確定所述環(huán)境中每一物體與所述初始位置之間的所述初始距離。

可選的是，所述初始距離檢測(cè)模塊還包括RGB攝像頭，所述第二處理單元還被設(shè)置為根據(jù)所述RGB攝像頭采集的RGB圖像修正所述初始距離。

可選的是，所述安全范圍確定模塊和所述第二處理單元由一處理器芯片提供。

可選的是，所述報(bào)警模塊包括揚(yáng)聲器。

本實(shí)用新型的一個(gè)有益效果在于，通過(guò)對(duì)用戶的移動(dòng)位移的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以保證用戶處于安全范圍內(nèi)，就能夠保護(hù)用戶安全，防止用戶與周?chē)矬w發(fā)送碰撞、導(dǎo)致對(duì)用戶造成人身傷害的問(wèn)題發(fā)生。而且本實(shí)用新型既可以不用借助外設(shè)，例如是電腦等，也不需要實(shí)時(shí)構(gòu)建地圖，可以有效降低計(jì)算量，又能夠準(zhǔn)確識(shí)別當(dāng)前位置是否安全，增加設(shè)備使用的靈活性。

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

附圖說(shuō)明

被結(jié)合在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例，并且連同其說(shuō)明一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型一種頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的方框原理圖；

圖2為根據(jù)本實(shí)用新型一種頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的方框原理圖；

圖3為根據(jù)本實(shí)用新型用于頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的安全保護(hù)方法的一種實(shí)施方式的流程圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

U1-位移檢測(cè)模塊； U11-全景攝像頭；

U12-第一處理單元； U13-慣性測(cè)量單元；

U2-判斷模塊； U3-報(bào)警模塊；

U4-初始距離檢測(cè)模塊； U41-深度攝像頭；

U42-第二處理單元； U43-RGB攝像頭；

U5-安全范圍確定模塊。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本實(shí)用新型的范圍。

以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本實(shí)用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說(shuō)明書(shū)的一部分。

在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類(lèi)似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的用戶在使用頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)，由于看不見(jiàn)現(xiàn)實(shí)世界的情況，容易發(fā)生碰撞、進(jìn)而對(duì)用戶造成人身傷害的問(wèn)題，提供了一種頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，如圖1所示，包括位移檢測(cè)模塊U1、判斷模塊U2和報(bào)警模塊U3，位移檢測(cè)模塊U1被設(shè)置為檢測(cè)用戶的移動(dòng)位移；判斷模塊U2被設(shè)置為根據(jù)用戶的初始位置和移動(dòng)位移判斷用戶是否處于安全范圍內(nèi)；報(bào)警模塊U3被設(shè)置為在判斷模塊U2的判斷結(jié)果為否時(shí)發(fā)出警報(bào)以提示用戶。

具體的，安全范圍可以是以初始位置為中心的、半徑為設(shè)定值的圓形封閉區(qū)域，其中，該設(shè)定值小于該初始位置與距其最近的物體之間的距離；安全范圍也可以是一個(gè)包含該初始位置、但將該環(huán)境中所有物體都排除在外的封閉區(qū)域，其中，每一物體距該安全范圍邊界的最小距離均大于預(yù)定距離，每一物體距該安全范圍邊界的最小距離可以均相等。因此通過(guò)初始位置和移動(dòng)位移就可以判斷出用戶是否超出安全范圍的邊界，即判斷用戶是否處于安全范圍內(nèi)。如果用戶超出安全范圍的邊界，則說(shuō)明存在用戶與周?chē)矬w發(fā)生碰撞的可能，通過(guò)報(bào)警提示用戶，以保證用戶安全。

進(jìn)一步地，可以是位移檢測(cè)模塊U1實(shí)時(shí)將移動(dòng)位移傳送至判斷模塊U2，以實(shí)時(shí)判斷用戶是否處于安全范圍內(nèi)；也可以是位移檢測(cè)模塊U1間隔設(shè)定時(shí)間例如是1秒將間隔移動(dòng)位移傳送至判斷模塊U2，以間隔設(shè)定時(shí)間判斷用戶是否處于安全范圍。

在此基礎(chǔ)上，判斷模塊U2可以是實(shí)時(shí)根據(jù)移動(dòng)位移更新初始位置，例如，根據(jù)初始位置和第一移動(dòng)位移可以得到用戶的第一位置，再將第一位置作為接收到第二移動(dòng)位移時(shí)的初始位置，根據(jù)初始位置(即第一位置)和第二移動(dòng)位移可以得到用戶的第二位置，再將第二位置作為接收到第三移動(dòng)位移時(shí)的初始位置，以此類(lèi)推。其中，判斷模塊U2依次接收到第一移動(dòng)位移、第二移動(dòng)位移和第三移動(dòng)位移，且第一移動(dòng)位移、第二移動(dòng)位移和第三移動(dòng)位移是連續(xù)的。

這樣，通過(guò)對(duì)用戶的移動(dòng)位移的監(jiān)測(cè)，以保證用戶處于安全范圍內(nèi)，就能夠保護(hù)用戶安全，防止用戶與周?chē)矬w發(fā)送碰撞、導(dǎo)致對(duì)用戶造成人身傷害的問(wèn)題發(fā)生。而且本實(shí)用新型既可以不用借助外設(shè)，例如是電腦等，也不需要實(shí)時(shí)構(gòu)建地圖，可以有效降低計(jì)算量，又能夠準(zhǔn)確識(shí)別當(dāng)前位置是否安全，增加設(shè)備使用的靈活性。

在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例中，如圖2所示，該位移檢測(cè)模塊U1包括全景攝像頭U11和第一處理單元U12，第一處理單元U12被設(shè)置為根據(jù)全景攝像頭U11采集的全景圖像檢測(cè)出用戶的移動(dòng)位移。

具體的，全景攝像頭U11采集的可以是包括用戶周?chē)形矬w的全景圖像，該第一處理單元U12例如可以是根據(jù)全景攝像頭U11采集的每連續(xù)兩幀全景圖像中每一物體的位置變化情況計(jì)算出用戶的實(shí)時(shí)移動(dòng)位移；第一處理單元U12也可以是根據(jù)全景攝像頭U11間隔設(shè)定時(shí)間采集的兩幀全景圖像中每一物體的位置變化情況計(jì)算出用戶的間隔移動(dòng)位移。

在本實(shí)用新型的另一個(gè)具體實(shí)施例中，該全景攝像頭U11可以由多個(gè)設(shè)置在同水平面上的普通攝像頭代替，且這多個(gè)普通攝像頭的拍攝視角可以拼接為360度，這樣，就可以將每一普通攝像頭采集的圖像拼接為全景圖像。

進(jìn)一步地，該位移檢測(cè)模塊U1還包括慣性測(cè)量單元U13，第一處理單元U12還被設(shè)置為根據(jù)慣性測(cè)量單元測(cè)得的數(shù)據(jù)對(duì)移動(dòng)位移進(jìn)行修正。

在此基礎(chǔ)上，該慣性測(cè)量單元U13可以包括三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器。三軸加速度傳感器可以采集用戶的空間加速度數(shù)據(jù)，三軸陀螺儀傳感器可以采集用戶的空間角速度數(shù)據(jù)，通過(guò)慣性導(dǎo)航算法，也可以計(jì)算出用戶的移動(dòng)位移，通過(guò)三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器對(duì)根據(jù)全景圖像得到的移動(dòng)位移進(jìn)行修正，能夠使得測(cè)得的移動(dòng)位移更加精確。

根據(jù)圖2所示，該頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備還可以包括初始距離檢測(cè)模塊U4和安全范圍確定模塊U5，初始距離檢測(cè)模塊U4被設(shè)置為檢測(cè)用戶的初始位置與環(huán)境中每一物體之間的初始距離；安全范圍確定模塊U5被設(shè)置為根據(jù)初始距離確定安全范圍。

其中，初始位置具體為檢測(cè)用戶移動(dòng)位移之前用戶所在的位置；環(huán)境中的物體具體指用戶所處的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中、位于用戶前后左右四周以及上方的在用戶移動(dòng)過(guò)程中能夠碰觸到的物體。

例如，當(dāng)初始距離檢測(cè)模塊U4檢測(cè)到用戶的初始位置與環(huán)境中最近物體之間的距離為1米的情況下，可以確定安全范圍為以用戶的初始位置為圓心、半徑為0.8米的圓形區(qū)域。

再例如，可以是在檢測(cè)到第一物體與初始位置之間的距離為A，第二物體與初始位置之間的距離為B，第三物體與初始位置之間的距離為C，第四物體與初始位置之間的距離為D，第五物體與初始位置之間的距離為E，第六物體與初始位置之間的距離為F，且初始位置位于第一物體、第二物體、第三物體、第四物體、第五物體和第六物體環(huán)繞之間的情況下，可以標(biāo)定六個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，第一標(biāo)定點(diǎn)位于靠近初始位置的第一物體與初始位置之間的連線上，第二標(biāo)定點(diǎn)位于靠近初始位置的第二物體與初始位置之間的連線上，第三標(biāo)定點(diǎn)位于靠近初始位置的第三物體與初始位置之間的連線上，第四標(biāo)定點(diǎn)位于靠近初始位置的第四物體與初始位置之間的連線上，第五標(biāo)定點(diǎn)位于靠近初始位置的第五物體與初始位置之間的連線上，第六標(biāo)定點(diǎn)位于靠近初始位置的第六物體與初始位置之間的連線上，且第一標(biāo)定點(diǎn)與第一物體之間的距離、第二標(biāo)定點(diǎn)與第二物體之間的距離、第三標(biāo)定點(diǎn)與第三物體之間的距離、第四標(biāo)定點(diǎn)與第四物體之間的距離、第五標(biāo)定點(diǎn)與第五物體之間的距離、及第六標(biāo)定點(diǎn)與第六物體之間的距離均為設(shè)定距離例如是0.1米，將相鄰的兩個(gè)標(biāo)定點(diǎn)連接起來(lái)構(gòu)成的封閉區(qū)域就可以是安全范圍。

在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例中，該初始距離檢測(cè)模塊U4可以包括深度攝像頭U41和第二處理單元U42，第二處理單元U42被設(shè)置為根據(jù)深度攝像頭U41采集的灰度圖像確定環(huán)境中每一物體與用戶之間的初始距離。

具體的，可以是在用戶在初始位置時(shí)，以該初始位置為圓心，旋轉(zhuǎn)一周，以使得深度攝像頭U41采集環(huán)境中所有物體的圖像。

由于深度攝像頭采集深度圖像，深度圖像中像素的灰度值僅與視場(chǎng)窗口平面到物體表面的距離有關(guān)。因此，深度圖像首先具有空間顏色無(wú)關(guān)性，不會(huì)遇到光照、陰影等因素影響，其次，深度圖像的灰度值與圖像的橫、縱坐標(biāo)組合在一起，在一定的空間范圍內(nèi)，可以用來(lái)表示物體在3D空間的坐標(biāo)，因此可以等效成在3D空間模式識(shí)別，可以克服遮擋或重疊問(wèn)題。更重要的是，深度圖像攝像機(jī)的成像原理可以很好地保證相機(jī)標(biāo)定的魯棒性，適應(yīng)各種環(huán)境的變化，使之容易自調(diào)節(jié)重新標(biāo)定且不需要測(cè)量標(biāo)定物。

因此，根據(jù)當(dāng)前灰度圖像中每一像素的灰度值，就可以計(jì)算出每一物體與用戶之間的初始距離，例如在某一物體的不同位置與用戶的初始位置之間的距離不同的情況下，可以將該物體與初始位置之間的最小距離作為該物體與初始位置的初始距離。

進(jìn)一步地，該初始距離檢測(cè)模塊U4還包括RGB攝像頭U43，第二處理單元U42還被設(shè)置為根據(jù)RGB攝像頭采集的RGB圖像對(duì)初始距離進(jìn)行修正。

深度攝像頭U41用于測(cè)量視覺(jué)范圍內(nèi)的物體深度信息和輪廓信息，RGB攝像頭用于獲得物體表面的紋理信息，第二處理單元U42通過(guò)對(duì)這兩個(gè)攝像頭采集的圖像相結(jié)合進(jìn)行處理就可以很好的判斷物體的距離的形狀，使得到的初始距離更加精確。

該初始距離檢測(cè)模塊U4可以是由距離傳感器提供，在本實(shí)用新型的另一個(gè)具體實(shí)施例中，該初始距離檢測(cè)模塊U4是由普通攝像頭和第三處理單元提供，第三處理單元被設(shè)置為根據(jù)普通攝像頭采集的每連續(xù)兩幀圖像中每一物體的位置變化情況計(jì)算出用戶的移動(dòng)位移。具體的，上述判斷模塊U2、第一處理單元U12、安全范圍確定模塊U5和第二處理單元U42可以均由一處理器芯片提供。該處理器芯片例如可以是CPU處理器芯片或者是微處理器MCU芯片等。

進(jìn)一步地，該報(bào)警模塊U3可以包括揚(yáng)聲器，當(dāng)判斷模塊U2判斷出用戶超出安全范圍時(shí)，可以控制揚(yáng)聲器發(fā)聲，例如可以是“滴滴”聲等。報(bào)警模塊U3也可以包括顯示屏，在判斷模塊U2判斷出用戶超出安全范圍時(shí)，可以控制顯示屏顯示類(lèi)似于“超出安全區(qū)域”的提示。報(bào)警模塊U3還可以是馬達(dá)，在判斷模塊U2判斷出用戶超出安全范圍時(shí)，可以控制馬達(dá)振動(dòng)。

圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的用于頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的安全保護(hù)方法的一種實(shí)施方式的流程圖。

根據(jù)圖3所示，該安全保護(hù)方法包括以下步驟：

步驟S301，檢測(cè)用戶的移動(dòng)位移。

進(jìn)一步地，檢測(cè)用戶的移動(dòng)位移的方法具體可以為：

采集兩幀用戶所處環(huán)境的全景圖像；

根據(jù)兩幀全景圖像中每一物體的位置變化情況計(jì)算出用戶的移動(dòng)位移。

步驟S302，根據(jù)移動(dòng)位移和用戶的初始位置判斷用戶是否超出安全范圍，如是，則執(zhí)行步驟S303；如否，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S301。

步驟S303，發(fā)出警報(bào)提示用戶。

在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例中，該安全保護(hù)方法還包括：

檢測(cè)初始位置與環(huán)境中每一物體之間的初始距離；

根據(jù)初始距離確定安全距離。

上述各實(shí)施例主要重點(diǎn)描述與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分相互參見(jiàn)即可。

雖然已經(jīng)通過(guò)例子對(duì)本實(shí)用新型的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上例子僅是為了進(jìn)行說(shuō)明，而不是為了限制本實(shí)用新型的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本實(shí)用新型的范圍和精神的情況下，對(duì)以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求來(lái)限定。