[發明專利]一種虛擬現實頭戴顯示設備的移動延遲測量方法

有效

• 申請號: 201811636718.4
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109696191B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 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;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

1.一種虛擬現實頭戴顯示設備的移動延遲測量方法，其特征在于，使用的測量裝置包括第一光敏傳感器(1)、頭戴顯示設備(2)、載物臺(3)、數控導軌(4)、導軌控制器(5)、光編碼板(6)以及第二光敏傳感器(7)；數控導軌(4)的一側放置光編碼板(6)，光編碼板(6)上設置有編碼圖形，編碼圖形為間隔排列的黑白條紋；數控導軌(4)的載物臺(3)在導軌控制器(5)的控制下可沿軌道直線運動，第一光敏傳感器(1)和頭戴顯示設備(2)固定在載物臺(3)上，其中，第一光敏傳感器(1)在跟隨載物臺(3)運動過程可感知光編碼板(6)上的黑白條紋；第二光敏傳感器(7)固定在頭戴顯示設備(2)的顯示窗口上；

所述移動延遲測量方法具體步驟如下：

步驟1、先控制載物臺(3)從初始位置沿數控導軌(4)勻速運動，頭戴顯示設備(2)實時計算自身位置；

步驟2、在載物臺(3)運動過程中，第一光敏傳感器(1)感知光編碼板(6)上的黑白條紋，在感知到黑條紋轉變到白條紋，以及白條紋轉變到黑條紋的轉換時刻，頭戴顯示設備(2)計算出在各個轉換時刻的自身位置，并記錄下來；其中，自身位置包括兩種：黑條紋轉變到白條紋的位置定義為黑到白位置，白條紋轉變到黑條紋的位置定義為白到黑位置；

步驟3、完成運動后，得到一組頭戴顯示設備(2)的位置數據集；

步驟4、控制載物臺(3)再次從初始位置開始勻速移動，運動過程中頭戴顯示設備(2)實時計算自身位置，同時記錄第一光敏傳感器(1)與第二光敏傳感器(7)返回的數據；

步驟5、根據之前記錄的位置數據集，頭戴顯示設備(2)結合計算的自身當前位置信息，頭戴顯示設備(2)顯示對應的黑白畫面，即：當計算的位置為白到黑位置，向頭戴顯示設備(2)輸出黑色圖案；當計算的位置為黑到白位置，向頭戴顯示設備(2)輸出白色圖案；其上的第二光敏傳感器(7)在此過程中，感知頭戴顯示設備(2)的顯示窗口輸出的黑白圖像，當感知到白色圖像時，第二光敏傳感器(7)返回高電平，當感知到黑色圖像時，第二光敏傳感器(7)返回低電平；

步驟6、與此同時，第一光敏傳感器(1)在移動過程中感知光編碼板(6)上的編碼圖形，感知到白色條紋時，第一光敏傳感器(1)返回高電平，當感知到黑色條紋時，第一光敏傳感器(1)返回低電平；

步驟7、完成移動后，得到兩組方波信號：由第一光敏傳感器(1)返回的波形稱之為參考波形，由第二光敏傳感器(7)返回的波形稱之為檢測波形；

步驟8、計算檢測波形相對于參考波形的時間延遲Δt，即為頭戴顯示設備(2)的時間延遲。

2.如權利要求1所述的一種虛擬現實頭戴顯示設備的移動延遲測量方法，其特征在于，所述步驟8中，對參考波形和檢測波形進行線性擬合，然后進行采樣，具體方法為：

A、從左到右依次給光編碼板(6)上編碼區部分的黑白條紋圖案的分界線賦予編號，基于光編碼板(6)獲得的參考波形、與參考波形對應的檢測波形的各個跳變沿也對應取得編號；

B、以時間為x軸，編號為y軸建立坐標系，以參考波形方波跳變沿的時間信息為x坐標，以跳變沿的編號值為y坐標，以此在坐標系中繪制得到表征跳變沿編號和時間的離散點；同理，得到檢測波形各跳變沿對應的離散點；

C、分別對兩組離散點進行線性擬合，得到兩條曲線，通過對y值進行設定步長的采樣，得到同一y值下兩曲線間x軸的坐標差值，即檢測波形相對于參考波形的一個延遲時間數據；對y軸有效區間進行多次采樣后，得到多個延遲時間數據并求取均值，即得到頭戴顯示設備(2)的精確時間延遲量。

3.如權利要求1或2所述的一種虛擬現實頭戴顯示設備的移動延遲測量方法，其特征在于，控制載物臺(3)在導軌(4)上反復運動，獲得多條參考波形和檢測波形曲線，由此得到多個延遲Δt，取平均后，均值作為頭戴顯示設備(2)的精確時間延遲量。

4.如權利要求3所述的一種虛擬現實頭戴顯示設備的移動延遲測量方法，其特征在于，在光編碼板(6)的編碼圖形兩端各設置一個信息頭，由黑白條紋按一定排布順序組合而成；在載物臺(3)正向移動和反向移動經過信息頭時，第一光敏傳感器(1)感知到兩個信息頭的不同編碼，由此區分載物臺(3)的運動方向。