本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變擬合與檢測的方法及裝置。

背景技術(shù)：

在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，為了讓用戶在視覺上擁有真實(shí)的沉浸感，虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)的位置投射以及大視角范圍的覆蓋。當(dāng)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(shí)頭盔的生產(chǎn)廠家將其裝配到虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔上。對于普通的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的使用者和軟件開發(fā)者來說，由于沒有可以檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變參數(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(shí)軟件的開發(fā)和使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備無法檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變參數(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變擬合與檢測的方法及裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變擬合與檢測的方法，包括以下步驟：

S1：移動觀察單元到觀察點(diǎn)觀察待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，在所述待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔中逐點(diǎn)顯示光點(diǎn)圖像，圖像單元對所述觀察單元觀察到的圖像進(jìn)行處理；

S2：當(dāng)所述圖像單元檢測到所述觀察單元觀察到的光點(diǎn)影像滿足預(yù)設(shè)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后，記錄光點(diǎn)位置與所述觀察單元位置的對應(yīng)關(guān)系，所述觀察單元移動到下一個觀察點(diǎn)進(jìn)行觀察；

S4：所述處理單元根據(jù)記錄的多組光點(diǎn)位置與所述觀察單元位置的對應(yīng)關(guān)系擬合數(shù)據(jù)庫中的畸變函數(shù)，并記錄擬合的結(jié)果。

優(yōu)選地，所述待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔發(fā)射的光線經(jīng)由光學(xué)鏡片發(fā)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現(xiàn)實(shí)頭盔發(fā)射的光線。

優(yōu)選地，進(jìn)一步包括以下步驟：

S5：當(dāng)數(shù)據(jù)擬合不成功時，所述處理單元以點(diǎn)函數(shù)的方式存儲對應(yīng)關(guān)系。

優(yōu)選地，在所述觀察單元拍攝的圖像中心設(shè)置靶心，當(dāng)所述圖像單元檢測到所述觀察單元觀察到的光點(diǎn)影像在靶心內(nèi)時，所述圖像單元傳遞檢測信息至所述處理單元。

優(yōu)選地，所述待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔沿顯示屏的中軸水平線以像素為單位從所述顯示屏的地一端向第二端逐點(diǎn)顯示光點(diǎn)。

提供一種虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變擬合與檢測的裝置，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現(xiàn)實(shí)頭盔、固定結(jié)構(gòu)，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，所述待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔包括顯示屏和光學(xué)鏡片，所述顯示屏和所述光學(xué)鏡片相對設(shè)置。

優(yōu)選地，所述固定結(jié)構(gòu)包括夾持工具、限位機(jī)構(gòu)和底板，所述夾持工具可以打開，放入所述待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔后閉合，固定所述待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)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(jī)，所述觀察目鏡可以在所述電機(jī)的帶動下沿所述目鏡軌道平動，并且可以在所述電機(jī)的帶動下轉(zhuǎn)動變換觀察角度。

優(yōu)選地，所述觀察單元包括底座、移動板、觀察目鏡、移動板軌道、目鏡軌道和電機(jī)，所述觀察目鏡可以在所述電機(jī)的帶動下沿所述目鏡軌道運(yùn)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(jī)和所述目鏡軌道一起沿所述移動板軌道運(yùn)動。

優(yōu)選地，所述觀察單元包括兩組觀察設(shè)備，所述觀察設(shè)備包括觀察目鏡、目鏡軌道和電機(jī)，兩組所述觀察設(shè)備分別對左眼和右眼對應(yīng)的畸變圖像進(jìn)行觀察。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用觀察單元模擬人眼的觀察方式對待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔播放的圖像信息進(jìn)行觀察，建立了待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔上顯示屏上點(diǎn)的位置和觀察目鏡的觀察位置的一一對應(yīng)的關(guān)系，利用該對應(yīng)關(guān)系擬合畸變函數(shù)，提供了一種檢測待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變函數(shù)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現(xiàn)實(shí)頭盔發(fā)射的光線，有利于更好地模擬出人眼的觀察方法，其檢測的結(jié)果也更加接近人眼實(shí)際看到的圖像，提高了精確性和適應(yīng)性。利用逐點(diǎn)顯示的方法提供了一種建立函數(shù)對應(yīng)關(guān)系的方法，可以輕松求得觀察點(diǎn)對應(yīng)屏幕位置的坐標(biāo)。通過在觀察單元所拍攝的圖像中設(shè)置靶心，可以增加檢測的準(zhǔn)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(xué)畸變檢測的問題。在固定結(jié)構(gòu)上設(shè)置夾持工具可以方便更換待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，方便本發(fā)明的重復(fù)使用。通過目鏡電機(jī)帶動觀察單元沿目鏡軌道運(yùn)動，方便從多個角度和位置來進(jìn)行觀察，方便多個觀察點(diǎn)的設(shè)置。通過移動板的設(shè)置可以方便帶動觀察目鏡沿移動板軌道運(yùn)動，方便在檢測完一個位置后轉(zhuǎn)移到下一個待檢測位置。兩組觀察設(shè)備可以分別測量，有助于提高效率和精確度。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變擬合與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(fā)明虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變擬合與檢測裝置第一實(shí)施例示意圖；

圖4是本發(fā)明虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變擬合與檢測裝置第二實(shí)施例示意圖；

圖5是本發(fā)明虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變擬合與檢測裝置第三實(shí)施例示意圖。

具體實(shí)施方式

為了解決當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備無法檢測鏡片畸變參數(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變擬合與檢測的方法及裝置。

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(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

請參閱圖1—圖2，本發(fā)明虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變擬合與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包括待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12、固定結(jié)構(gòu)14，待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔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檢測單元1進(jìn)行觀察，觀察單元2可以拍攝檢測單元1的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至圖像單元3進(jìn)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(jìn)行處理，處理單元4根據(jù)圖像單元3傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果擬合畸變函數(shù)。由于現(xiàn)在的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔絕大部分都采用軸對稱光學(xué)系統(tǒng)，對于軸對稱光學(xué)系統(tǒng)來說，測定其水平中軸線的畸變參數(shù)即可根據(jù)數(shù)學(xué)方法計(jì)算出整個光學(xué)系統(tǒng)的畸變參數(shù)，因此我們可以對其水平中軸線的畸變參數(shù)進(jìn)行檢測。處理單元4與檢測單元1電性連接，在使用過程中可以由處理單元4命令顯示屏16以像素為單位從顯示屏16的中軸線的第一端向第二端逐點(diǎn)顯示光點(diǎn)，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佩戴待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12后顯示屏16相對于佩戴者的左端為第一端，顯示屏16相對于佩戴者的右端為第二端，當(dāng)圖像單元3檢測到待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12的顯示信息經(jīng)過畸變后到達(dá)觀察單元2的標(biāo)定位置時，圖像單元3測傳遞信息至處理單元4，處理單元4存儲光點(diǎn)位置與觀察單元2位置的對應(yīng)關(guān)系。觀察單元2運(yùn)動到下一個觀察位置進(jìn)行觀察，圖像單元3將該觀察點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系傳遞到處理單元4。經(jīng)過多組觀察，處理單元4根據(jù)多個對應(yīng)關(guān)系擬合存儲在數(shù)據(jù)庫中的畸變函數(shù)，若擬合不成功則以點(diǎn)函數(shù)的方式存儲對應(yīng)關(guān)系。觀察單元2的標(biāo)定位置可以根據(jù)需要來指定，為了方便測量一般將標(biāo)定位置設(shè)置在觀察單元2的拍攝圖像的中心位置，并在該位置周圍設(shè)置一定寬度的靶心，當(dāng)光點(diǎn)影像落在靶心時可以認(rèn)為待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12的顯示信息經(jīng)過畸變后到達(dá)觀察單元2的標(biāo)定位置。

圖3示出了作為示例的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變擬合與檢測裝置的第一實(shí)施例，待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12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(jī)構(gòu)141和底板143，其中，夾持工具142可以打開，放入待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12后閉合，起到固定待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12的作用。限位機(jī)構(gòu)141可以精確限制待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12的位置，防止待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12位置過于靠前或靠后影響測量結(jié)果，限位機(jī)構(gòu)141和夾持工具142固定在底板143上。待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12包括顯示屏16和光學(xué)鏡片17，顯示屏16可以根據(jù)處理單元4的指令顯示相關(guān)圖像信息，顯示屏16發(fā)射的光線經(jīng)光學(xué)鏡片17后發(fā)生折射。觀察單元2包括觀察目鏡23、目鏡軌道25和電機(jī)27，觀察目鏡23可以在電機(jī)27的帶動下沿目鏡軌道25平動，并且可以在電機(jī)27的帶動下轉(zhuǎn)動變換觀察角度。在使用時，電機(jī)27可以平動配合轉(zhuǎn)動，使觀察目鏡23到達(dá)不同的觀察位置，模擬視線方向觀察待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12發(fā)射的光線。

圖4示出了作為示例的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變擬合與檢測裝置的第二實(shí)施例，在第二實(shí)施例中，檢測單元1與第一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)基本相同。待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12可拆卸安裝在固定結(jié)構(gòu)14內(nèi)。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和電機(jī)27，觀察目鏡23可以在電機(jī)27的帶動下沿目鏡軌道25運(yùn)動，變換觀察角度。目鏡軌道25設(shè)置在移動板22上，移動板22可以帶動觀察目鏡23、電機(jī)27和目鏡軌道25一起沿移動板軌道24運(yùn)動，移動板22可以在左眼觀察點(diǎn)26和右眼觀察點(diǎn)28兩個觀察位置被固定。

圖5示出了作為示例的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畸變擬合與檢測裝置的第三實(shí)施例，在第三實(shí)施例中，檢測單元1與第一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)基本相同，待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12可拆卸安裝在固定結(jié)構(gòu)14內(nèi)。觀察單元2包括兩組觀察設(shè)備20，兩組觀察設(shè)備20分別對左眼和右眼對應(yīng)的畸變圖像進(jìn)行觀察。觀察設(shè)備20包括觀察目鏡23、目鏡軌道25和電機(jī)27，觀察目鏡23可以在電機(jī)27的帶動下沿目鏡軌道25運(yùn)動，變換觀察角度。

在使用時，首先打開夾持工具142，放入待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12。復(fù)位電機(jī)27，使電機(jī)27到達(dá)目鏡軌道25的一端的初始位置。此時，檢測前準(zhǔn)備工作完成。當(dāng)處理單元4接收到開始檢測的命令后，電機(jī)27帶動觀察目鏡23到達(dá)第一個觀察點(diǎn)，同時，處理單元4命令待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12沿顯示屏16的中軸水平線以像素為單位從顯示屏16的第一端向第二端逐點(diǎn)顯示光點(diǎn)，當(dāng)圖像單元3檢測到待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12的顯示信息經(jīng)過畸變后到達(dá)觀察單元2的標(biāo)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現(xiàn)實(shí)頭盔12中光點(diǎn)的位置，形成對應(yīng)關(guān)系，并存儲該對應(yīng)關(guān)系。然后觀察單元2運(yùn)動到下一個觀察點(diǎn)，重復(fù)上述檢測過程。觀察點(diǎn)數(shù)量設(shè)置得越多，鏡片測量結(jié)果就越精細(xì)，就更加有利于數(shù)據(jù)擬合。在所有觀察點(diǎn)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(dāng)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(dāng)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(diǎn)函數(shù)的方式存儲下來。上述擬合方法是對于待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12中軸水平線的畸變擬合，適用于軸對稱光學(xué)系統(tǒng)。當(dāng)中軸水平線的畸變擬合結(jié)果確定后，對于軸對稱光學(xué)系統(tǒng)來說，通過數(shù)學(xué)計(jì)算可以很容易得出觀察到的圖像中每一點(diǎn)對應(yīng)的顯示屏16的位置。此技術(shù)為目前常用的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用觀察單元2模擬人眼的觀察方式對待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12播放的圖像信息進(jìn)行觀察，建立了待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12上顯示屏16上點(diǎn)的位置和觀察目鏡23的觀察位置的一一對應(yīng)的關(guān)系，利用該對應(yīng)關(guān)系擬合畸變函數(shù)，提供了一種檢測待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12畸變函數(shù)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現(xiàn)實(shí)頭盔12發(fā)射的光線，有利于更好地模擬出人眼的觀察方法，其檢測的結(jié)果也更加接近人眼實(shí)際看到的圖像，提高了精確性和適應(yīng)性。利用逐點(diǎn)顯示的方法提供了一種建立函數(shù)對應(yīng)關(guān)系的方法，可以輕松求得觀察點(diǎn)對應(yīng)屏幕位置的坐標(biāo)。通過在觀察單元2所拍攝的圖像中設(shè)置靶心，可以增加檢測的準(zhǔn)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(xué)畸變檢測的問題。在固定結(jié)構(gòu)14上設(shè)置夾持工具142可以方便更換待檢測虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔12，方便本發(fā)明的重復(fù)使用。通過目鏡電機(jī)27帶動觀察單元2沿目鏡軌道25運(yùn)動，方便從多個角度和位置來進(jìn)行觀察，方便多個觀察點(diǎn)的設(shè)置。通過移動板22的設(shè)置可以方便帶動觀察目鏡23沿移動板軌道24運(yùn)動，方便在檢測完一個位置后轉(zhuǎn)移到下一個待檢測位置。兩組觀察設(shè)備20可以分別測量，有助于提高效率和精確度。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)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(hù)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(hù)之內(nèi)。