用于轮廓形成系统的头戴式显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种头戴式显示器，用以通过显示由轮廓形成系统提供的并且在用户的真实环境中参考定位的表征表面以下介质的图像来透过表面将介质可视化。与用户的真实环境叠加，在佩戴头戴式显示器的个人的一只眼睛或者双眼前投影表面以下介质的图像。头戴式显示器包括用于确定它在真实环境中的位置和定向的定位传感器，比如惯性定位传感器。当用户在介质周围移动时，更新介质的图像以显示介质，就如同可以透过表面看见它一样。在本发明专利技术的一个实施例中，在立体视觉中显示表面以下介质的图像，用户由此在三维中将介质可视化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及位于表面以下的介质的非侵入式测试的领域。具体而言，本专利技术涉及表面以下介质的表征的显示。
技术介绍
例如在地球物理勘探领域中，已经寻求和开发非侵入式技术作为包括钻探的常规原位测试技术的补充或者替代，因为这些技术无破坏性。在钻探例如在粒状土壤中不可行的一些情况下，这样的非侵入式技术是勘探地下的唯一方式。另外，它们一般更为成本有效。非侵入式技术也在各种其他领域中用于勘探位于表面以下的介质，例如用于评估道路、桥梁、建筑物中的钢条接合、混凝土墙壁等的结构状况，或者用于在采矿或者军事应用中检测表面下特征，比如空隙、隐藏的下部结构和承载能力。通常，在计算机监视器上显示被表征介质的断片的二维或者三维轮廓或者被表征介质的分析数据。显示的数据可能不便于非专家用户理解和解释显示的数据以供它的实际表征使用°因此，尽管在该领域中进行了诸多努力，但是仍然需要一种允许表面以下介质的轮廓形成并且便于显示表征数据的系统。
技术实现思路
在评估道路、桥梁、建筑物中的钢条接合、混凝土墙壁等的结构状况时，或者在采矿或者军事应用中检测表面下特征时，以三维形式将表面以下介质可视化将是便利的。与真实世界的表面叠加将表面以下介质可视化，就如同用户可以透过表面看见的一样，从而用户可以将表面下特征在真实环境中的位置可视化，这将甚至更为便利。根据本专利技术的一个方面，用户佩戴与虚拟现实目镜相似的头戴式显示器，以便优选地在立体视觉中显示在真实环境中参考定位(reference)的表面以下介质的图像。图像与用户的真实环境叠加，从而用户可以在表面内行走或者移动并且在三维中将表面以下介质可视化，就如同他可以透过表面看见的一样。因而，本专利技术提供一种头戴式显示器，用以通过显示由轮廓形成(profiling)系统提供的并且在用户的真实环境中参考定位的表面以下介质的表征的图像来透过表面将介质可视化。与用户的真实环境叠加，在佩戴头戴式显示器的个人的一只眼睛或者双眼前投影表面以下介质的图像。头戴式显示器包括用于确定它在真实环境中的位置和定向的定位传感器，比如惯性定位传感器。当用户在介质周围移动时，更新介质的图像以显示介质，就如同可以透过表面看见它一样。在本专利技术的一个实施例中，在立体视觉中显示表面以下介质的图像，用户由此在三维中将介质可视化。例如，这样的头戴式显示器可以有利地在挖掘项目中由重型设备如反铲的操作者使用。使用头戴式显示器，操作者将表面视为半透明材料，并且可以看见表面以下管线或者障碍物，因而调整他的操作。另一例子是在下部结构检查中使用头戴式显示器。头戴式显示器提供表面以下密度不同地带的可视化。检查者然后可以透过表面检查下部结构。另外，在钻井应用中，可以通过将地下和钻杆柱可视化来优化爆破装药的数量和放置。本专利技术的一个方面提供一种用于由用户用来将表面下介质的表征可视化的头戴式显示装置。该显示装置包括输入、定位传感器、处理单元和第一显示系统。该输入用于接收在参考系中用三维表示来表征表面下介质的模型。该模型使用轮廓形成系统来提供。该定位传感器用于感测用户的第一只眼睛在参考系中的位置和定向。该处理单元用于利用第一位置和定向来将模型透视地投影于位于第一只眼睛前的第一表面上，以提供表征表面下介质的第一图像。该第一显示系统用于在第一表面上与第一只眼睛前的真实环境的第一图像叠加显示表征表面下介质的第一图像。本专利技术的另一方面提供一种用于由用户用来将表面下介质的表征可视化的系统。该系统包括轮廓形成系统，用于提供表面下介质的表征；三维模型处理器，用于处理表面下介质的表征，以提供在参考系中用三维图形表示来表征表面下介质的模型；以及头戴式显示设备。该头戴式显示设备具有输入，用于接收该模型；定位传感器，用于感测用户的第一只眼睛在参考系中的位置和定向；处理单元，用于利用位置和定向将模型透视地投影于位于第一只眼睛前的第一表面上，以提供表征表面下介质的第一图像；以及第一显示系统，用于在第一表面上与第一只眼睛前的真实环境的图像叠加显示表征表面下介质的第一图像。本专利技术的另一方面提供一种用于用户将表面下介质的表征可视化的方法。该方法包括提供表面下介质的表征；处理表面下介质的表征以提供在参考系中用三维图形表示来表征表面下介质的模型；感测用户的第一只眼睛在参考系中的第一位置和定向；限定位于第一只眼睛前的第一表面；将模型透视地投影于位于第一只眼睛前的第一表面上，以提供表征表面下介质的第一图像；提供第一只眼睛前的真实环境的图像；以及在第一表面上与第一只眼睛前的真实环境的图像叠加显示表征表面下介质的第一图像。本专利技术的另一方面提供一种用于由用户用来将表面下介质的表征可视化的头戴式显示装置。该显示装置包括输入、定位传感器、处理单元和第一显示系统。该输入接收在参考系中用三维表示来表征表面下介质的模型。该定位传感器感测用户的第一只眼睛在参考系中的位置和定向。该处理单元利用第一位置和定向将模型透视地投影于位于第一只眼睛前的第一表面上，以提供表征表面下介质的第一图像。该第一显示系统在第一表面上与第一只眼睛前的真实环境的第一图像叠加显示表征表面下介质的第一图像。本专利技术的另一方面提供一种用于在全局参考系中对头戴式显示设备进行参考定位的方法。该方法包括提供设置于全局参考系中并且限定目标平面的三个目标点；向头戴式显示设备的第一只眼睛显示第一标线而向第二只眼睛显示第二标线；将第一和第二标线相互对准；将标线与第一目标点对准，并且读取头戴式显示设备在设备参考系中的第一位置和定向；将标线与第二目标点对准，并且读取头戴式显示设备在设备参考系中的第二位置和定向；将标线与第三目标点对准，并且读取头戴式显示设备在设备参考系中的第三位置和定向；使用第一、第二以及第三位置和定向来计算在全局参考系与设备参考系之间的平移矩阵；以及在存储器中保存计算的平移矩阵。本专利技术的另一方面提供一种用于由用户用来将表面下介质的表征可视化的头戴式显示装置。该显示装置包括输入、存储器、定位传感器、处理单元和一对显示系统。该输入从模型处理器接收在参考系中用三维图形表示来表征表面下介质的模型。该存储器保存模型以便在保存模型之后将该输入从所述模型处理器断开。该定位传感器感测头戴式显示装置在参考系中的位置和定向。处理单元根据模型以及位置和定向来提供表征表面下介质的一对立体视觉图像。该立体视觉显示系统在用户的眼睛前与真实环境的一对图像叠加显示表征表面下介质的一对立体视觉图像。附图说明本专利技术的更多特征和优点将根据与以下附图结合的下文具体描述变得清楚，附图中图1是根据本专利技术一个示例实施例的将在用于透过表面将介质可视化的显示设备中使用的头戴式显示器的前视图，其中头戴式显示器具有各眼前的透视显示屏；图2是根据本专利技术另一示例实施例的将在用于透过表面将介质可视化的显示设备中使用的头戴式显示器的透视图，其中头戴式显示器具有各眼前的摄像机；图3是图示了将三维模型投影到单个表面上的示意图；图4是图示了将三维模型投影到两个表面(一个表面用于相应各眼)上的示意图；图5是图示了根据本专利技术一个示例实施例的显示设备的框图；图6是图示了在参考系中对头戴式显示器进行参考定位的示意图；以及图7是图示了用于在参考系中对头戴式显示器进行参考定位的方法的流程图。将注意在附图中通篇地采用相似参考标号标识相似特征。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：D·里奥克斯，
申请(专利权)人：麦可门蒂斯公司，
类型：发明
国别省市：