增强现实望远镜制造技术

本发明专利技术涉及一种AR望远镜，包括：视频显示模块、微计算机模块、定位追踪模块、视频输入模块和系统软件模块，该定位追踪模块包括传感器子模块和修正融合处理子模块；其中，传感器子模块包括：三轴磁通门传感器、三轴加速度计、以及三轴电子罗盘；该修正融合处理子模块接收传感器子模块输出的测量信号，并在采用三轴加速度计的测量值对三轴电子罗盘的测量值进行修正后，再将该修正后的三轴电子罗盘的测量值与三轴磁通门传感器的测量值进行融合计算。

【技术实现步骤摘要】
增强现实望远镜
本专利技术属于一种AR智能终端，可广泛的应用于演唱会、商业展示、博物馆、游乐园等公共场所，通过AR软硬件技术的结合进行公共的虚拟形象的展示。
技术介绍
增强现实技术(以下简称AR，AugmentedReality)，即将计算机系统提供的信息或图像与现实世界信息进行叠加呈现给用户，从而提升用户对现实世界的感知能力。附图1中为现有技术中的增强现实系统的组成。增强系统的不显示完整的场景，但是由于需要通过分析计算庞大的定位数据和场景信息以此来保证计算机生成的虚拟图像能够准确的叠加在真实场景中，因此，一个典型的AR系统是由追踪系统、虚拟图像生成系统、虚实图像融合系统和虚实图像显示系统四个子系统组成。按照从距离眼睛近到远可以将AR的应用产品分为三种类型：头戴式(head-attached)、手持式(hand-held)、空间展示式(spatial)。目前对于头戴式的和手持式的已经出现了部分产品但空间展示这类非头戴式非手持式的AR产品的研发目前国内尚属初步萌芽状态，特别是对于演唱会、商业展示、博物馆、游乐园等大型公共场所。在AR虚拟形象的展示上仅仅有较多的概念性产品。AR望远镜是AR技术中最有发展潜力的应用产品，附图2中示出了现有技术中AR望远镜的结构，其包括视频显示模块、AR望远镜壳、AR望远镜旋转轴、AR望远镜底座。其中，视频显示模块包括显示屏，该显示屏可以为电容屏，屏幕带有触摸支持的功能。AR望远镜的使用者通过AR望远镜壳转动AR望远镜，望远镜壳会以自转轴为中心相对AR望远镜底座进行720度旋转。旋转过程中，望远镜前方的环境摄入模块会连续不断的获取到视野区域内的环境图像。跟踪识别装置获得图像的定位等测量数据并使得最终的叠加画面显示在正确位置。AR望远镜由三大基本支撑技术组成：跟踪定位处理技术，虚拟物体生成技术，叠加显示功能。跟踪定位技术负责识别AR望远镜视点所处的位置，虚拟物体生成则负责了叠加信息是否能与现实正确无缝的叠加在一起，判断一款AR望远镜是否可靠很大程度上取决于跟踪定位和虚拟物体生成是否处理的好。如果定位处理技术和虚拟物体生成技术不够可靠，会出现定位不准确，信息生成位置不正确，产品常常会给使用者带来糟糕的使用体验。当AR望远镜旋转时，其运动加速度造成的倾角测量误差将严重影响系统的动态测量精度。假设AR望远镜旋转角速度ω为120度/秒时，当传感器与旋转中心的距离仅为0.02米时，由于向心加速度引起的测量误差接近0.5度。并且该误差随着AR望远镜的旋转和传感器与旋转轴距离的增大而增大。为了解决动态测量误差问题，现有技术中提出了采用冗余传感器来提高动态精度的技术方案，但是现有技术中的误差补偿方法在一些情况下，例如大倾角的条件下，难以保证动态测量精度。因此，需要提供一种误差补偿方式来进一步提高AR望远镜的动态测量精度。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种误差补偿方式来进一步提高AR望远镜的动态测量精度。根据本专利技术的一个实施例，一种AR望远镜，包括：视频显示模块、微计算机模块、定位追踪模块、视频输入模块和系统软件模块，其特征在于：该定位追踪模块包括传感器子模块和修正融合处理子模块；其中，传感器子模块包括：三轴磁通门传感器、三轴加速度计、以及三轴电子罗盘；该修正融合处理子模块接收传感器子模块输出的测量信号，并在采用三轴加速度计的测量值对三轴电子罗盘的测量值进行修正后，再将该修正后的三轴电子罗盘的测量值与三轴磁通门传感器的测量值进行融合计算。根据本专利技术的一个实施例，根据定位追踪模块的输出值，将虚拟信息叠加至视频输入模块采集的图像信息上，经过叠加处理后的最终图像显示在视频显示模块上。根据本专利技术的一个实施例，视频显示模块包括显示屏，该显示屏优选高清电容触摸屏。根据本专利技术的一个实施例，修正融合处理子模块通过在每一个测量取样周期里被设置为执行以下操作：第一步，将三轴电子罗盘测量值减去误差常数得到三轴电子罗盘的初步矫正值；第二步，将三轴电子罗盘的初步矫正值和加速度计的测量值进行融合，从而获得补偿后的三轴电子罗盘的测量值。第三步，将补偿后的三轴电子罗盘的测量值和三轴磁通门传感器的测量值进行融合，最终获得修正传感器测量值，该修正传感器测量值代表了实时的位置姿态信息。根据本专利技术的一个实施例，三轴电子罗盘的初步矫正值和加速度计的测量值进行融合的具体方法为卡尔曼滤波法或卡尔曼滤波法的其他扩展方式。根据本专利技术的一个实施例，补偿后的三轴电子罗盘的测量值和三轴磁通门传感器的测量值进行融合的具体方法为互补滤波法。根据本专利技术的一个实施例，一种AR望远镜的测试误差补偿方法，在每一个测量取样周期里执行以下操作：第一步，将三轴电子罗盘测量值减去误差常数得到三轴电子罗盘的初步矫正值；第二步，将三轴电子罗盘的初步矫正值和加速度计的测量值进行融合，从而获得补偿后的三轴电子罗盘的测量值。第三步，将补偿后的三轴电子罗盘的测量值和三轴磁通门传感器的测量值进行融合，最终获得修正传感器测量值，该修正传感器测量值代表了实时的位置姿态信息。根据本专利技术的一个实施例，三轴电子罗盘的初步矫正值和加速度计的测量值进行融合的具体方法为卡尔曼滤波法或卡尔曼滤波法的其他扩展方式。根据本专利技术的一个实施例，补偿后的三轴电子罗盘的测量值和三轴磁通门传感器的测量值进行融合的具体方法为互补滤波法。本专利技术的有益效果是：(1)通过三维加速度计补偿三轴电子罗盘后再进行与其他传感器的数据融合，由于三轴电子罗盘和动态测量的准确度关系最大，因此对三轴电子罗盘进行融合的数据进行修正可以大幅提高AR望远镜定位追踪模块的动态测量或者大倾角测量的准确度。(2)跟踪和定位技术：跟踪和定位技术与标定技术共同完成对位置与方位的检测，并将数据报告给AR望远镜系统，实现被跟踪对象在真实世界里的坐标与虚拟世界中的坐标统一，达到让虚拟物体与用户环境无缝结合的目标。(3)增强显示技术：实时跟踪AR望远镜在真实场景中的位置及姿态，并根据这些信息计算出虚拟物体在摄像机中的坐标，实现虚拟物体画面与真实场景画面精准匹配，显示技术系统的性能是增强现实的关键。(4)界面和可视化技术：全新的人机交互技术，利用这样一种技术，可以模拟真实的现场景观，它是以交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其它客观限制，感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。(5)标定技术：为了生成准确AR望远镜系统定位，系统需要进行大量的标定，测量值包括摄像机参数、视域范围、传感器的偏移、对象定位以及变形等。附图说明以下将参照附图更详细地描述本专利技术的实施例，其中：图1显示现有技术中增强现实系统的组成结构；图2显示现有技术中的增强现实望远镜结构图；图3显示本专利技术一个实施例中AR望远镜镜体内部空间结构示意图；图4显示本专利技术一个实施例中定位追踪模块的工作流程示意图。具体实施方式在以下描述中，使用优选实施例来阐述用于增强现实望远镜系统。凡是对其做出没有脱离本专利技术范围和精神的修改，包括增加和/或替换，对本领域普通技术人员都是显而易见的。为了不模糊本专利技术，可能会省略一些具体细节，但是，本披露会使本领域普通技术人员能够实现本教义，而无需进行过多的试本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种AR望远镜，包括：视频显示模块、微计算机模块、定位追踪模块、视频输入模块和系统软件模块，其特征在于：该定位追踪模块包括传感器子模块和修正融合处理子模块；其中，传感器子模块包括：三轴磁通门传感器、三轴加速度计、以及三轴电子罗盘；该修正融合处理子模块接收传感器子模块输出的测量信号，并在采用三轴加速度计的测量值对三轴电子罗盘的测量值进行修正后，再将该修正后的三轴电子罗盘的测量值与三轴磁通门传感器的测量值进行融合计算。

【技术特征摘要】
1.一种AR望远镜，包括：视频显示模块、微计算机模块、定位追踪模块、视频输入模块和系统软件模块，其特征在于：该定位追踪模块包括传感器子模块和修正融合处理子模块；其中，传感器子模块包括：三轴磁通门传感器、三轴加速度计、以及三轴电子罗盘；该修正融合处理子模块接收传感器子模块输出的测量信号，并在采用三轴加速度计的测量值对三轴电子罗盘的测量值进行修正后，再将该修正后的三轴电子罗盘的测量值与三轴磁通门传感器的测量值进行融合计算。2.如权利要求1所述的AR望远镜，其中根据定位追踪模块的输出值，将虚拟信息叠加至视频输入模块采集的图像信息上，经过叠加处理后的最终图像显示在视频显示模块上。3.如权利要求1所述的AR望远镜，其中该视频显示模块包括显示屏，该显示屏优选高清电容触摸屏。4.如权利要求1所述的AR望远镜，其中修正融合处理子模块通过在每一个测量取样周期里被设置为执行以下操作：第一步，将三轴电子罗盘测量值减去误差常数得到三轴电子罗盘的初步矫正值；第二步，将三轴电子罗盘的初步矫正值和加速度计的测量值进行融合，从而获得补偿后的三轴电子罗盘的测量值。第三步，将补偿后的三轴电子罗盘的测量值和三轴磁通门传感器的测量值进行融合，最终获得修正传感器测量值，该修正传感器测量值代表了实时的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐胜，吴明，
申请(专利权)人：深圳沃利创意工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44