一种头戴式视频透视立体显示器及其控制方法技术

本发明专利技术是一种可配戴在用户头部的视频透视式立体显示器及其控制方法。包括有两个摄像头（３、２５）、立体眼镜（１２）、立体眼镜托架（１４）及其控制装置，其中两个摄像头（３、２５）固定在支架上，立体眼镜（１２）固定在立体眼镜托架（１４）上，两个摄像头（３、２５）的信号输出端与控制装置的输入端连接，控制装置的输出端与立体眼镜（１２）的信号输入端连接，其中两个摄像头（３、２５）连接有能调整相互之间的距离的驱动装置（４３）。本发明专利技术头戴式视频透视立体显示器由于采用通过微型步进电机对两个摄像头进行距离调节的结构，使两摄像头之间的距离与当前用户的瞳距相匹配，从而获得更佳的三维立体体验效果。本发明专利技术提高用户的体现效果，避免或减轻用户因双眼的瞳距与两摄像头之间的距离不一致而出现的疲劳、头晕等不良症状。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种可配戴在用户头部的视频透视式立体显示器及其 控制方法，属于头戴式视频透视立体显示器及其控制方法的改造技 术。
技术介绍
增强现实技术是一种可以把计算机所生成的二维或三维信息叠加 到真实环境中，从而增强用户对真实环境的感知的一种崭新的技术领 域。在增强现实技术的研究领域中，跟踪注册、虚实融合以及实时交 互被认为是增强现实技术的三大基本特征，同时也是急需研究与突破 的三大方面。其中，虚实融合是指把计算机所产生的虚拟物体与真实 环境相互融合在一起，让用户感觉这些计算机所生成的虚拟物体或数 字信息是真实环境中不可或缺的一部分。因此，要实现虛实融合，除 了需要有合适的虚实融合算法(软件方法)，更重要的是还需要有相 应的硬件显示设备来支持虚实融合的显示。目前可用于增强现实系统并能实现虚实融合的显示设备主要分为 三大类(l)头戴式头盔显示器，如视网膜显示器，视频透视式头盔 显示器以及光学透视式头盔显示器等三类；(2)手持式显示器，如带 摄像头的手机或PDA等；(3)固定式显示器。在这三种均支持虚实融 合的显示设备中，头戴式头盗显示器凭借其能产生较好的虚实融合效 果，易于携带，可以应用于多人参与交互的增强现实系统中等优点被 广泛应用于增强现实系统中。特别是视频透视式头盔，它不但能够对5系统的延时进行一定程度的补偿，同时相比于光学透视式头盔(光学 透视式头盔普遍存在虚拟物体亮度不足等缺陷)而言，能够产生更好 的融合效果，因此，它被广泛应用于增强现实系统之中。视频透视式头盔主要分为双目式的与单目式两类。单目式的头盔 由于只有一个摄像头，因此并不能进行手部跟踪与深度检测，也无法 进行立体显示，影响用户的体验感觉。因此，为了进一步提高用户在 增强现实应用系统的体验，双目式视频透视式头盔显示器将会成为增 强现实系统广泛采用的头盔显示器。目前商用的双目式头盔显示器的 价格比较高昂(通常在8万元人民币左右)，而且存在以下几方面的不 足1)受到摄像头可视范围的影响，目前的视频透视式头盔显示的可视范围相对于用户的眼睛的可视范围来说，比较窄小；2) 受到重量设计不能过大的影响，输出的图像分辨率相对较低，一般只有640X480，最高不超过800X600;3) 由于不同的人其双眼的瞳孔距离(简称瞳距)是有所差别的， 如果人的双眼瞳距与透视式头盔的两个摄像头的光学中心距离不相 吻合的话，就会产生棱镜效应，不但令立体效果降低，还会有可能使 部分用户因其双眼瞳距与摄像头的光学中心距离相差较大而出现视 物疲劳，头晕，恶心等症状。
技术实现思路
本专利技术的目的在于考虑上述问题而提供一种能调节两个摄像头 的光学中心距离，解决因两个摄像头的光学中心距离与用户双眼瞳距 不匹配而导致视物疲劳等现象的不足的头戴式视频透视立体显示器。 本专利技术设计合理，使用方便。本专利技术的另一目的在于提供一种操作简单方便的头戴式视频透 视立体显示器的控制方法。本专利技术的技术方案是本专利技术的头戴式视频透视立体显示器，包 括有两个摄像头、立体眼镜、立体眼镜托架及其控制装置，其中两个 摄像头固定在支架上，立体眼镜固定在立体眼镜托架上，两个摄像头 的信号输出端与控制装置的输入端连接，控制装置的输出端与立体眼 镜的信号输入端连接，其中两个摄像头连接有能调整相互之间的距离 的驱动装置。上述驱动装置包括有微型步进电机及其能把旋转运动转化为直 线运动的传动机构，其中微型步进电机的输出轴与传动机构的主动件 连接，传动机构的从动件与两个摄像头连接，且微型步进电机的驱动 电路与控制装置的输出端电连接。上述能把旋转运动转化为直线运动的传动机构为齿轮齿条传动 机构，或为曲柄滑块机构，或为凸轮机构，或为螺旋传动机构，螺旋 传动机构包括有与微型步进电机的输出轴连接的丝杆及两个丝杆螺 母，其中微型步进电机固定在电机支撑板上，两丝杆螺母套在与微型 步进电机的输出轴连接的丝杆上，组成螺旋传动机构，且两丝杆螺母 与两连接杆固定在一起，两连接杆分别通过两滑块连接件与两个摄像 头连接。上述微型步进电机的输出轴直接做出为丝杆，微型步进电机的输 出轴两侧分别为旋向相反的螺纹。上述两个摄像头还分别连接有能调整两个摄像头之间的夹角的 角度调整块，两个摄像头分别通过两角度调整块与两滑块连接件连接。上述两滑块连接件还分别连接有两滑块，两滑块嵌套在两导轨上。上述两连接杆为L型连接杆，两滑块连接件通过内六角螺栓分别与两L型连接杆及两滑块相连接，两丝杆螺母通过两个内六角螺栓与两L型连接杆固定在一起；上述摄像头角度调整块通过穿过滑块连接 件的通孔的内六角螺栓相连接；上述两个摄像头分别通过胶粘剂粘紧在摄像头角度调整块上。上述微型步进电机两侧与电机两侧的两固定块相连接，两固定块 与电机支撑板相连接，电机支撑板及其上述组合体装在主体保护壳 内，主体保护壳的一侧装有摄像头外套，另一侧装有外壳后盖板。上述电机支撑板的两侧还分别安装有用于限制两摄像头之间的 最大距离的第一行程开关及用于限制两摄像头之间的最小距离的第 二行程开关，其中第一行程开关放在电机支撑板的外侧，以便限制两 个摄像头之间的最大距离。上述第一行程开关与电机支撑板之间的位置通过第一定位槽进 行微调，第二行程开关与电机支撑板之间的位置通过第二定位槽进行 微调。上述丝杆螺母放置在L型连接杆其上所设的通孔上，且两个内六 角螺栓分别插入到丝杆螺母所设的两个通孔及L型连接杆所设的两 个通孔上，丝杆螺母与L型连接杆通过穿过丝杆螺母所设的两个通孔 及L型连接杆所设的两个通孔的螺纹连接件固定在起来，同理，另一 丝杆螺母与另一 L型连接杆的连接与上述方法相同。上述控制装置包括有上位机及下位机，上位机通过其串口与MAX232芯片连接，下位机的TXD及RXD与MAX232芯片相连接，下位 机采用中断方式接收来自上位机的指令数据，并通过P2 口与微型步 进电机的驱动电路连接；上述第一行程开关及第二行程开关分别与下 位机的P2.2及P2.3连接。上述上位机为计算机，下位机为单片机。本专利技术头戴式视频透视立体显示器的控制方法，其包括如下步骤1 )上位机通过其串口向MAX232芯片发出控制指令；2) MAX232把上位机的电平转换成标准的TTL电平，下位机采用 中断方式接收来自上位机的指令数据，并由P2 口向微型步进电机的 驱动电路发送步进脉冲以及方向控制信号；3) 当L型连接杆遮挡第一行程开关及第二行程开关上的红外光 时，第一行程开关及第二行程开关向下位机发出高电平信号，下位机 在收到该信号后控制微型步进电机立即停止运动。本专利技术头戴式视频透视立体显示器由于采用通过微型步进电机 对两个摄像头进行距离调节的结构，微型步进电机对两摄像头之间的 距离进行调整，使两摄像头之间的距离与当前用户的瞳距相匹配，从 而获得更佳的三维立体体验效果。本专利技术提高用户的体现效果，避免 或减轻用户因双眼的瞳距与两摄像头之间的距离不一致而出现的疲 劳、头晕等不良症状。本专利技术是一种设计巧妙，性能优良，方便实用 的头戴式视频透视立体显示器及其控制方法。附图说明图1为本专利技术的总体工作原理图2为本专利技术的整体构成图3为本专利技术的摄像头安装局部示意图4为本专利技术的行程开关在支撑板上的安装位置示意图5为本专利技术L型连接杆的安装示意图6为本专利技术装配后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种头戴式视频透视立体显示器，包括有两个摄像头（３、２５）、立体眼镜（１２）、立体眼镜托架（１４）及其控制装置，其中两个摄像头（３、２５）固定在支架上，立体眼镜（１２）固定在立体眼镜托架（１４）上，两个摄像头（３、２５）的信号输出端与控制装置的输入端连接，控制装置的输出端与立体眼镜（１２）的信号输入端连接，其特征在于两个摄像头（３、２５）连接有能调整相互之间的距离的驱动装置（４３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何汉武，吴悦明，陈和恩，刘吉安，郑德涛，任超宏，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]