[發明專利]用于輪廓形成系統的頭戴式顯示裝置

無效

• 申請號: 201210032348.X
• 申請日: 2007-01-31
• 公開（公告）號: CN102566053A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: D·里奧克斯
• 申請（專利權）人: 麥可門蒂斯公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G01V1/00;G02B27/22;H04N13/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;楊移

本申請是申請號為200780049424.5、申請日為2007年01月31日、發明名稱為“用于輪廓形成系統的頭戴式顯示裝置”的中國發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及位于表面以下的介質的非侵入式測試的領域。具體而言，本發明涉及表面以下介質的表征的顯示。

背景技術

例如在地球物理勘探領域中，已經尋求和開發非侵入式技術作為包括鉆探的常規原位測試技術的補充或者替代，因為這些技術無破壞性。在鉆探例如在粒狀土壤中不可行的一些情況下，這樣的非侵入式技術是勘探地下的唯一方式。另外，它們一般更為成本有效。

非侵入式技術也在各種其他領域中用于勘探位于表面以下的介質，例如用于評估道路、橋梁、建筑物中的鋼條接合、混凝土墻壁等的結構狀況，或者用于在采礦或者軍事應用中檢測表面下特征，比如空隙、隱藏的下部結構和承載能力。

通常，在計算機監視器上顯示被表征介質的斷片的二維或者三維輪廓或者被表征介質的分析數據。顯示的數據可能不便于非專家用戶理解和解釋顯示的數據以供它的實際表征使用。

因此，盡管在該領域中進行了諸多努力，但是仍然需要一種允許表面以下介質的輪廓形成并且便于顯示表征數據的系統。

發明內容

在評估道路、橋梁、建筑物中的鋼條接合、混凝土墻壁等的結構狀況時，或者在采礦或者軍事應用中檢測表面下特征時，以三維形式將表面以下介質可視化將是便利的。與真實世界的表面疊加將表面以下介質可視化，就如同用戶可以透過表面看見的一樣，從而用戶可以將表面下特征在真實環境中的位置可視化，這將甚至更為便利。根據本發明的一個方面，用戶佩戴與虛擬現實目鏡相似的頭戴式顯示器，以便優選地在立體視覺中顯示在真實環境中參考定位(reference)的表面以下介質的圖像。圖像與用戶的真實環境疊加，從而用戶可以在表面內行走或者移動并且在三維中將表面以下介質可視化，就如同他可以透過表面看見的一樣。

因而，本發明提供一種頭戴式顯示器，用以通過顯示由輪廓形成(profiling)系統提供的并且在用戶的真實環境中參考定位的表面以下介質的表征的圖像來透過表面將介質可視化。與用戶的真實環境疊加，在佩戴頭戴式顯示器的個人的一只眼睛或者雙眼前投影表面以下介質的圖像。頭戴式顯示器包括用于確定它在真實環境中的位置和定向的定位傳感器，比如慣性定位傳感器。當用戶在介質周圍移動時，更新介質的圖像以顯示介質，就如同可以透過表面看見它一樣。在本發明的一個實施例中，在立體視覺中顯示表面以下介質的圖像，用戶由此在三維中將介質可視化。

例如，這樣的頭戴式顯示器可以有利地在挖掘項目中由重型設備如反鏟的操作者使用。使用頭戴式顯示器，操作者將表面視為半透明材料，并且可以看見表面以下管線或者障礙物，因而調整他的操作。另一例子是在下部結構檢查中使用頭戴式顯示器。頭戴式顯示器提供表面以下密度不同地帶的可視化。檢查者然后可以透過表面檢查下部結構。另外，在鉆井應用中，可以通過將地下和鉆桿柱可視化來優化爆破裝藥的數量和放置。

本發明的一個方面提供一種用于由用戶用來將表面下介質的表征可視化的頭戴式顯示裝置。該顯示裝置包括輸入、定位傳感器、處理單元和第一顯示系統。該輸入用于接收在參考系中用三維表示來表征表面下介質的模型。該模型使用輪廓形成系統來提供。該定位傳感器用于感測用戶的第一只眼睛在參考系中的位置和定向。該處理單元用于利用第一位置和定向來將模型透視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質的第一圖像。該第一顯示系統用于在第一表面上與第一只眼睛前的真實環境的第一圖像疊加顯示表征表面下介質的第一圖像。

本發明的另一方面提供一種用于由用戶用來將表面下介質的表征可視化的系統。該系統包括：輪廓形成系統，用于提供表面下介質的表征；三維模型處理器，用于處理表面下介質的表征，以提供在參考系中用三維圖形表示來表征表面下介質的模型；以及頭戴式顯示設備。該頭戴式顯示設備具有：輸入，用于接收該模型；定位傳感器，用于感測用戶的第一只眼睛在參考系中的位置和定向；處理單元，用于利用位置和定向將模型透視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質的第一圖像；以及第一顯示系統，用于在第一表面上與第一只眼睛前的真實環境的圖像疊加顯示表征表面下介質的第一圖像。