[發(fā)明專利]一種基于編碼器的VR頭盔的轉(zhuǎn)動延遲測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811641131.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109696189B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 翁冬冬;荀航;胡翔
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學;南昌虛擬現(xiàn)實檢測技術(shù)有限公司;南昌新世紀會展中心有限公司
• 主分類號: G01D5/244
• 分類號: G01D5/244;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(fā)明提供的一種基于編碼器的VR頭盔的轉(zhuǎn)動延遲測量方法，采用轉(zhuǎn)臺帶動VR頭盔轉(zhuǎn)動；將轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動一圈均分為多個扇形區(qū)域，扇形區(qū)域依次賦予1和0的二進制編碼值；VR頭盔運動過程中，在每個扇形區(qū)域分割線處記錄自身轉(zhuǎn)動角度，VR頭盔再次運動時，VR頭盔感知到扇形區(qū)域分割線處角度時，根據(jù)扇形區(qū)域二進制編碼對應的給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(jù)編碼輸出的方波曲線和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光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，使得數(shù)據(jù)的期望更接近于真實的延遲時間。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于虛擬現(xiàn)實設備技術(shù)領域，具體涉及一種基于編碼器的VR頭盔的轉(zhuǎn)動延遲測量方法。

背景技術(shù)

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(fā)使用者產(chǎn)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(shù)據(jù)，這對許多VR頭盔的跟蹤方案是不友好的；所得到的數(shù)據(jù)有較大的方差，其不穩(wěn)定性決定其不能夠被用來制作測量儀器。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于編碼器的VR頭盔的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動延遲。

一種基于編碼器的VR頭盔的轉(zhuǎn)動延遲測量方法，使用的測量裝置包括光敏傳感器(1)、VR頭盔(2)、載物臺(3)、轉(zhuǎn)臺(4)、控制器(5)、編碼器以及上位機；

載物臺(3)固定在轉(zhuǎn)臺(4)伸出的中心轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)臺(4)由控制器(5)控制轉(zhuǎn)動，VR頭盔(2)可在載物臺(3)的帶動下與轉(zhuǎn)臺(4)同軸轉(zhuǎn)動；光敏傳感器(1)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；編碼器安裝在轉(zhuǎn)臺(4)的中心轉(zhuǎn)軸上，用于測量轉(zhuǎn)臺(4)旋轉(zhuǎn)的角度并傳至上位機；將轉(zhuǎn)臺(4)轉(zhuǎn)動一圈的360度角度等間隔分成偶數(shù)個扇形區(qū)域，將扇形區(qū)域依次賦予1和0的二進制編碼值；將扇形區(qū)域?qū)木幋a值與相鄰兩扇形區(qū)域之間的分隔角度作為編碼角度數(shù)據(jù)集記錄在上位機中；

所述轉(zhuǎn)動延遲測量方法具體步驟如下：

步驟1、先控制轉(zhuǎn)臺(4)從初始位置開始勻速運動一圈，VR頭盔(2)時刻計算自身的轉(zhuǎn)動角度；

步驟2、在載物臺(3)轉(zhuǎn)動過程中，編碼器返回轉(zhuǎn)臺(4)實時轉(zhuǎn)動的角度信息并報給上位機，當編碼器返回每個分割線的角度時，上位機根據(jù)存儲的編碼角度數(shù)據(jù)集，確定該分割線左、右兩側(cè)對應的編碼值，并將左側(cè)編碼為1、右側(cè)編碼為0的分隔角度定義為1-0分隔角度，將左側(cè)編碼為0、右側(cè)編碼為1的分隔角度定義為0-1分隔角度；同時，每次編碼器反饋到1-0分隔角度或者0-1分隔角度時，上位機讀取在該時刻VR頭盔(2)計算出的自身轉(zhuǎn)動角度，并記錄下來；

步驟3、轉(zhuǎn)臺完成一周的轉(zhuǎn)動后，最終得到一組VR頭盔(2)的轉(zhuǎn)動角度數(shù)據(jù)集；

步驟4、控制轉(zhuǎn)臺(4)再次從初始位置開始勻速運動一圈，VR頭盔(2)計算出的自身轉(zhuǎn)動角度，上位機同時記錄編碼器返回的轉(zhuǎn)動角度信息與光敏傳感器(1)返回的數(shù)據(jù)；