[發明專利]一種基于漸變編碼的VR頭盔的轉動延遲測量方法

有效

• 申請號: 201811636633.6
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109696190B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 翁冬冬;荀航;胡翔
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;南昌虛擬現實檢測技術有限公司;南昌新世紀會展中心有限公司
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01D5/14;G01B11/26
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微;仇蕾安

本發明公開了一種基于漸變編碼的VR頭盔的轉動延遲測量方法，采用轉臺帶動VR頭盔轉動，VR頭盔下方設置光編碼盤，光編碼盤上分成等間隔的扇形區域，扇形區域由灰度漸變圖案填充；過光敏傳感器感知漸變圖案的光強，在感知到相鄰兩圖案的分界線時，VR頭盔感知自身轉動角度；VR頭盔再次運動時，VR頭盔感知到自身轉動到圖案分界線的角度時，根據圖案的顏色給VR頭盔輸入對應的黑白圖像，并用光敏傳感器感知黑白圖像；根據灰度漸變圖案獲得的方波曲線以及光敏傳感器感知黑白圖像時輸出的方波曲線，即可獲得VR頭盔的延遲時間；該方法使得VR頭盔中的黑白圖樣與VR頭盔的灰度漸變圖案編碼能夠進行虛實配準，不再有早期方法中手動對齊波形帶來的誤差。

技術領域

本發明屬于虛擬現實設備技術領域，具體涉及一種基于漸變編碼的VR頭盔的轉動延遲測量方法。

背景技術

VR頭盔的延遲時間與用戶的使用體驗息息相關，如果時間稍大則可能會引發使用者產生“暈動癥”癥狀。文獻“Luca M D.New Method to Measure End-to-End Delay ofVirtual Reality[M].MIT Press,2010.”提出了一個延遲測量的簡易方案，如圖1(a)所示，在VR頭盔外殼與視窗上各固定一個光敏傳感器，在顯示屏與VR頭盔中都顯示出一個灰度漸變的測試圖，然后將外殼上的光敏傳感器緊貼顯示屏，令VR頭盔緊貼顯示屏并沿著灰度變化方向往復運動，記錄下兩個傳感器返回的波形(圖1(b))。通過計算兩個波形之間的相位差，得到該VR頭盔的延遲時間。該方法的缺陷是，需要手動移動，移動過程中的抖動等會給后邊的信號處理引入許多噪聲；使用手動對齊頻域波形的方法解決虛擬空間中圖樣與顯示屏中圖樣不同步引入的誤差，依靠肉眼判斷，對于延遲時間這種微小的時間，這種方法有時不僅不能消除誤差，反而會引入新的誤差；該測試方法對于頭盔有VR頭盔，需要其能在如此多遮蔽的情況下計算自身的位置數據，這對許多VR頭盔的跟蹤方案是不友好的；所得到的數據有較大的方差，其不穩定性決定其不能夠被用來制作測量儀器。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種基于漸變編碼的VR頭盔的轉動延遲測量方法，可以通過簡單的設備準確測量VR頭盔的轉動延遲。

一種基于漸變編碼的VR頭盔的轉動延遲測量方法，使用的測量裝置包括第一光敏傳感器(1)、VR頭盔(2)、載物臺(3)、轉臺(4)、控制器(5)、光編碼盤(6)以及第二光敏傳感器(7)；

所述光編碼盤(6)上分成等間隔的扇形區域，扇形區域由灰度漸變圖案填充，其中，灰度漸變圖案的灰度漸變規則為：從扇形區域的一側邊界開始到另一側邊界結束，隨著扇形張角的增大，灰度值連續漸變；相鄰兩個區域的圖案以邊界為軸呈軸對稱布置；

載物臺(3)固定在轉臺(4)伸出的中心轉軸上，轉臺(4)由控制器(5)控制轉動，VR頭盔(2)可在載物臺(3)的帶動下與轉臺(4)同軸轉動；第二光敏傳感器(7)固定在VR頭盔(2)的顯示窗口上，用來感知VR頭盔(2)顯示的圖案顏色；光編碼盤(6)放置在載物臺(3)之下，并由支架支撐；第一光敏傳感器(1)固定在載物臺(3)上，光敏頭朝下，可感知光編碼盤(6)上的圖案顏色，并根據顏色的灰度值大小返回模擬電壓信號；

所述轉動延遲測量方法具體步驟如下：

步驟1、先控制轉臺(4)從初始位置勻速運動一圈，VR頭盔(2)時刻計算自身轉動的角度；

步驟2、在載物臺(3)轉動過程中，第一光敏傳感器(1)感知編碼盤6上的灰度漸變圖案，并根據圖案的灰度值大小生成電壓模擬信號；在感知到信號最大值和最小值的時刻，VR頭盔(2)計算出在各時刻的自身轉動角度，并記錄下來；其中，轉動角度包括兩種，最大值時刻對應黑到白轉動角度，最小值時刻對應白到黑轉動角度；

步驟3、轉臺完成一周的轉動后，最終得到一組VR頭盔(2)的轉動角度數據集；