本發明涉及虛擬現實領域，更具體地說，涉及一種基于刻度對應的虛擬現實頭盔畸變驗證和調整的方法及裝置。

背景技術：

畸變鏡片在很多領域都有應用，例如，在虛擬現實系統中，為了讓用戶在視覺上擁有真實的沉浸感，虛擬現實設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實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，即在虛擬現實中你的周邊都是扭曲的圖像。要解決這個問題，就要先扭轉圖像，通過特定的算法生成畸變鏡片對應的畸變圖像，然后這些畸變圖像在經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來制作鏡片，這些鏡片由虛擬現實頭盔的生產廠家將其裝配到虛擬現實頭盔上。對于普通的虛擬現實頭盔的使用者和軟件開發者來說，由于沒有可以檢測鏡片畸變參數的工具，除了向鏡片制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現實軟件的開發和使用。

技術實現要素：

為了解決當前虛擬現實設備無法驗證和調整頭盔畸變參數的缺陷，本發明提供一種基于刻度對應的虛擬現實頭盔畸變驗證和調整的方法及裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種基于刻度對應的虛擬現實頭盔畸變驗證和調整的方法，包括以下步驟：

s1：在處理單元中預存待測試虛擬現實頭盔的畸變數據；

s2：移動觀察單元到觀察點，在顯示屏中顯示單色光的水平刻度尺；

s3：所述觀察單元觀察圖像并將觀察到的圖像傳遞到圖像單元，所述圖像單元對傳遞來的圖像進行處理，并將處理結果傳遞到處理單元；

s4：所述處理單元根據接收到的處理結果判斷觀測到的刻度與根據畸變數據計算出的刻度是否相同；

s5：若觀測到的刻度與根據畸變數據計算出的刻度不相同，記錄該數據，并對該數據進行校正。

優選地，若觀測到的刻度與根據畸變數據計算出的刻度不相同，記錄該數據，并對該數據進行校正，依照觀察數據對應修訂畸變參數。

優選地，所述觀察單元通過模擬人眼視角的角度觀察所述顯示屏發射的光線，所述觀察目鏡觀察圖像并將觀察到的圖像傳遞到所述圖像單元，所述圖像單元對傳遞來的圖像進行處理。

優選地，設置多個觀察點，當第一個觀察點測試完成后，所述觀察單元運動到第二個觀察點進行觀察。

優選地，分別對紅色、綠色和藍色三種單色光進行驗證和調整。

提供一種虛擬現實頭盔畸變驗證和調整的裝置，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測試虛擬現實頭盔、固定結構，所述待測試虛擬現實頭盔包括顯示屏，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，所述固定結構包括夾持工具和限位機構，所述夾持工具可以打開放入所述虛擬現實頭盔，所述觀察單元包括遮光裝置，所述遮光裝置上設置有貫穿所述遮光裝置的狹縫。

優選地，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實頭盔。

優選地，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。

與現有技術相比，本發明利用畸變數據反向計算刻度位置的方法，建立了顯示屏上刻度位置和觀察目鏡的觀察位置的一一對應的關系，利用刻度實際位置與理論位置之間的誤差來驗證待測試虛擬現實頭盔是否符合畸變數據，方法簡便易行，提供了一種新穎的驗證待測試虛擬現實頭盔單色光畸變數據的方法，有利于防止因待測試虛擬現實頭盔的單色光實際畸變數據與理論畸變數據存在差異而產生的圖像變形和合成色色差，節省了大量的生產成本。觀察單元通過模擬人眼視角角度來觀察顯示屏發射的光線，有利于更好地模擬出人眼的觀察方法，其測試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。遮光裝置和狹縫可以遮擋影響測量結果的干擾光線，保證細光線成像條件。調整觀察目鏡的焦距使觀察到的圖像中僅存在一個刻度，有助于圖像單元更好地識別刻度信息，防止干擾。多點觀察可以進一步保證數據的準確性。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光學畸變驗證的問題。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置。

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是本發明基于刻度對應的虛擬現實頭盔畸變驗證和調整裝置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是本發明基于刻度對應的虛擬現實頭盔畸變驗證和調整裝置第一實施例示意圖；

圖4是本發明基于刻度對應的虛擬現實頭盔畸變驗證和調整裝置第一實施例側面示意圖；

圖5是本發明基于刻度對應的虛擬現實頭盔畸變驗證和調整裝置第二實施例的模塊示意圖；

圖6是第二實施例測試單元模塊示意圖；

圖7是本發明基于刻度對應的虛擬現實頭盔畸變驗證和調整裝置第一實施例示意圖；

圖8是遮光裝置示意圖；

圖9是顯示屏刻度顯示示意圖；

圖10是圖像單元數據讀取示意圖；

圖11是本發明基于刻度對應的虛擬現實頭盔畸變驗證和調整裝置第二實施例示意圖；

具體實施方式

為了解決當前虛擬現實設備無法驗證和調整鏡片畸變參數的缺陷，本發明提供一種基于刻度對應的虛擬現實頭盔畸變驗證和調整的方法及裝置。

為了對本發明的技術特征、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，本發明基于刻度對應的虛擬現實頭盔畸變驗證和調整裝置包括測試單元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、固定結構14，待測試鏡片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，并將處理結果傳輸到處理單元4進行處理，處理單元4可以根據圖像單元3傳輸的數據進行處理。

圖3—圖4示出了作為示例的基于刻度對應的虛擬現實頭盔畸變驗證和調整裝置的第一實施例，顯示屏16固定設置在固定結構14內，固定結構14上設置有鏡片安裝部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發射的光線。

在初步擬合畸變數據時，首先取下固定結構14，在鏡片安裝部18處安裝待測試鏡片12，然后將固定結構14安裝在底座21上。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，重復上述檢測過程。觀察點數量設置得越多，鏡片測量結果就越精細，就更加有利于數據擬合。在所有觀察點的檢測完成后，處理單元4匯總所有對應關系，并根據存儲的對應關系擬合數據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后，處理單元4記錄并存儲該擬合結果；當處理單元4無法根據測得的對應關系擬合數據庫中的畸變函數時，處理單元4將對應關系以點函數的方式存儲下來。

由于紅、綠、藍三種單色光在經過待測試鏡片12時折射角略微不同，這樣會導致色散的出現。在將待測試鏡片12安裝在虛擬現實頭盔上后，我們需要進一步對各個單色光的畸變情況進行驗證和校正。在對虛擬現實頭盔進行單色光畸變驗證和調整時，我們需要對第一實施例中使用的裝置進行改進。

請參閱圖5—圖6，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，并根據數據處理結果擬合畸變函數。處理單元4與測試單元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分別顯示紅色、綠色、藍色的刻度尺，圖像單元3檢測顯示屏16的顯示信息經過畸變后到達觀察單元2的圖像，并讀取圖像中的標尺信息，圖像單元3將讀取的標尺信息傳遞至處理單元4，處理單元4判斷讀取的標尺信息和通過擬合畸變函數計算出的標尺信息的區別，并將讀取信息和計算信息不對應的觀測點記錄下來。

圖7示出了作為示例的虛擬現實鏡片畸變驗證和調整裝置的第二實施例，待檢測虛擬現實頭盔13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和光學平臺143，其中，夾持工具142可以打開，放入待檢測虛擬現實頭盔13后閉合，起到固定待檢測虛擬現實頭盔13的作用。限位機構141可以精確限制待檢測虛擬現實頭盔13的位置，防止待檢測虛擬現實頭盔13位置過于靠前或靠后影響測量結果，限位機構141和夾持工具142固定在光學平臺143上。待檢測虛擬現實頭盔13包括顯示屏16和光學鏡片17，顯示屏16和光學鏡片17相對設置，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發射的光線經光學鏡片17后發生折射。觀察單元2包括觀察目鏡23、目鏡軌道25、遮光裝置29和電機27，觀察目鏡23可以在電機27的帶動下沿目鏡軌道25平動，并且可以在電機27的帶動下轉動變換觀察角度。在使用時，電機27可以平動配合轉動，使觀察目鏡23到達不同的觀察位置，模擬視線方向觀察待檢測虛擬現實頭盔13發射的光線。

圖8示出了作為示例的遮光裝置29，在遮光裝置29上設置有貫穿遮光裝置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可以精確觀察相應方向傳來的光線，防止其他方向的光線對觀察結果產生影響。遮光裝置29可拆卸地安裝在觀察目鏡23上。

圖9—圖10示出了顯示屏16顯示標尺的示意圖。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標尺，標尺上顯示有刻度，圖9和圖10中示例性地示出了刻度，在實際使用過程中，為了更加精確測量結果，可以縮小標尺的尺度，并利用特殊的標記符號，如點陣列的方式，以求進一步縮小顯示空間，精確測量結果。每一個刻度對應一個顯示屏16上的物理位置，在使用時，可以調整觀察目鏡23的焦距，使觀察目鏡23觀察到的經狹縫291透射的圖像中僅存在一個刻度，這樣就可以建立觀察目鏡23位置與顯示屏16上位置的映射關系。

圖11示出了作為示例的虛擬現實頭盔畸變整機檢測裝置的第三實施例，在第三實施例中，檢測單元1與第二實施例中的結構基本相同。待檢測虛擬現實頭盔13可拆卸安裝在固定結構14內。觀察單元2包括遮光裝置29、移動板22、觀察目鏡23、移動板軌道24、目鏡軌道25和電機27，觀察目鏡23可以在電機27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、電機27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。

在使用時，首先在處理單元4中預存擬合的待測試虛擬現實頭盔13的畸變數據，安裝遮光裝置29到觀察目鏡23的前端，復位電機27，使電機27到達目鏡軌道25的一端的初始位置。此時，測試前準備工作完成。當處理單元4接收到開始測試的命令后，首先測試一種單色光，電機27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顯示綠色的水平刻度尺，圖像單元3檢顯示屏的顯示信息經過畸變后到達觀察單元2的圖像，并讀取圖像中的標尺信息，圖像單元3將讀取的標尺信息傳遞至處理單元4，處理單元4判斷讀取的標尺信息和通過擬合畸變函數計算出的標尺信息的區別，并將讀取信息和計算信息不對應的觀測點記錄下來。然后觀察單元2運動到下一個觀察點，重復上述檢測過程。觀察點數量設置得越多，測量結果就越精細。在所有觀察點的測試完成后，處理單元4篩選有誤差的數據，對有誤差的數據進行校正。處理單元找出存儲的不對應的數據，并依照觀察數據對應修訂單色光畸變參數，調整完畢。

與現有技術相比，本發明利用畸變數據反向計算刻度位置的方法，建立了顯示屏16上刻度位置和觀察目鏡23的觀察位置的一一對應的關系，利用刻度實際位置與理論位置之間的誤差來驗證待測試虛擬現實頭盔13是否符合畸變數據，方法簡便易行，提供了一種新穎的驗證待測試虛擬現實頭盔13單色光畸變數據的方法，有利于防止因待測試虛擬現實頭盔13的單色光實際畸變數據與理論畸變數據存在差異而產生的圖像變形和合成色色差，節省了大量的生產成本。觀察單元2通過模擬人眼視角角度來觀察顯示屏16發射的光線，有利于更好地模擬出人眼的觀察方法，其測試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。遮光裝置29和狹縫291可以遮擋影響測量結果的干擾光線，保證細光線成像條件。調整觀察目鏡23的焦距使觀察到的圖像中僅存在一個刻度，有助于圖像單元3更好地識別刻度信息，防止干擾。多點觀察可以進一步保證數據的準確性。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光學畸變驗證的問題。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置。

上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發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范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發明的保護之內。