[發明專利]一種頭戴式計算機

無效

• 申請號: 201210536180.6
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102981626A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 高宏;王慶
• 申請（專利權）人: 紫光股份有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種頭戴式計算機，特別涉及一種具有頭部動作感應人機交互方式的頭戴式計算機，屬于計算機設備技術領域。

背景技術

頭戴式計算機（Headset?Computer）是一種體積微小、結構緊湊、方便攜帶的微型計算機，采用位于人眼前方的微顯示屏作為顯示器，可像佩戴眼鏡一樣戴在頭部，讓使用者在獲取信息的同時，能用雙手進行其它操作而不受限制，在軍事、醫療、工業、娛樂等領域具有廣闊應用前景。

為了使頭戴式計算機擺脫傳統鍵盤、鼠標、觸摸屏等人機交互設備的限制，美國Google公司和Motorola公司分別發明了一種基于頭部動作感應的Google?Glass和HC1頭戴式計算機，使用慣性傳感器（加速度計和陀螺儀）檢測頭部姿態，利用頭部的俯仰動作和左右轉動來控制屏幕光標移動，通過搖頭晃腦來實現鼠標的滑動及按鍵功能，從而進行菜單定位或選擇。圖1是已有頭戴式計算機的結構框圖。

頭戴式計算機頭部姿態檢測系統采用慣性傳感器（加速度計和陀螺儀）的不足之處是：

（1）屏幕光標反應遲鈍。加速度計和陀螺傳感器分別測量的是頭部線加速度和角加速度，要經過兩次對時間的積分運算后才能獲得頭部的線位移和角位移，所以線位移和角位移測量結果不僅與頭部的線加速度和角加速度測量值有關，而且還與頭部線加速度和角加速度值存在的時間長度有關，因此二次積分運算使頭部的線位移和角位移測量結果相對頭部運動存在延遲效應，進行人機交互時，微顯示屏上的光標移動總是滯后于頭部的運動。

（2）慣性傳感器檢測頭部姿態時的靈敏度較低。頭部進行搖頭晃腦運動時產生的加速度非常小，與加速度計和陀螺傳感器產生的誤差信號約為同一數量級，因此頭部俯仰或轉動的力度較小時，頭戴式電腦會因加速度計和陀螺傳感器輸出信號的信噪比太低而無法判斷頭部姿態。

（3）加速度計和陀螺傳感器增加了系統的復雜性，也增大了產品成本。

發明內容

本發明的目的是提出一種頭戴式計算機，以克服現有技術中存在的屏幕光標移動滯后于頭部動作的缺陷，使計算機操作指令的執行更加實時和可靠。

本發明提出的頭戴式計算機，包括：

透鏡，用于將頭戴式計算機的使用者前方的景物成像在圖像傳感器上，透鏡置于頭戴式計算機的微顯示屏的背部；

圖像傳感器，將透鏡成像得到的光學圖像信號轉換成數字圖像信號，并將數字圖像信號輸出給圖像處理器；

圖像處理器，用于接收圖像傳感器輸出的數字圖像信號，計算出頭戴式計算機的使用者頭部在抬頭、低頭、左轉或右轉時外界景物在數字圖像信號中的方向和位移的偏移量，并將將該方向和位移的偏移量傳送給應用處理器，圖像處理器與圖像傳感器相連；

傳聲器，用于接收頭戴式計算機的使用者的語音操作指令，將語音操作指令轉換為模擬音頻信號，然后將模擬音頻信號輸出給音頻編碼器；

音頻編碼器，用于將傳聲器輸出的模擬音頻信號轉換為數字音頻信號，然后將數字音頻信號輸出給應用處理器，音頻編碼器與傳聲器相連；

應用處理器，用于接收圖像處理器輸出的景物偏移方向和位移，并根據景物偏移方向和位移，使微顯示屏上的光標移動到預定菜單位置；同時接收音頻編碼器的數字音頻信號，根據頭戴式計算機的語音操作指令，執行相應操作；

顯示驅動器，用于將應用處理器輸出的文字、圖形、圖像和視頻信號轉換為低壓差分信號，驅動微顯示屏顯示文字、圖形、圖像和視頻信息；

微顯示屏，用于顯示上述顯示驅動器輸出的文字、圖形、圖像和視頻信息；

數模轉換器，用于將應用處理器輸出的數字音頻信號轉換為模擬音頻信號，并將模擬音頻信號輸出給耳機；

耳機，用于將數模轉換器輸出的模擬音頻電信號轉換為聲音信號。

本發明提出的頭戴式計算機，可實時檢測頭部姿態動作（抬頭、低頭、左轉或右轉），并控制屏幕光標進行相應的移動，光標移動與頭部的轉動方向和位移量同步，解決了光標移動滯后問題。同時，采用本發明的頭戴式計算機，光標動作感應的靈敏度很高，系統結構簡單可靠且易于實施。

附圖說明

圖1是已有頭戴式計算機的結構框圖。

圖2是本發明提出的頭戴式計算機的結構框圖。

圖3是本發明提出的頭戴式計算機的使用示意圖。

圖4是本發明計算機的工作過程中，經圖像處理器預處理后的數字圖像，其中（a）為初始狀態時的數字圖像，（b）為頭部轉動一定角度后的數字圖像。

圖3中，1是微顯示屏，2是透鏡。

具體實施方式