[發明專利]一種虛擬現實增強設備及方法

有效

• 申請號: 202010211396.X
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111277808B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 韓玉爭;劉曉東;楊永棟;羅春明
• 申請（專利權）人: 歐拓飛科技（珠海）有限公司
• 主分類號: H04N9/31
• 分類號: H04N9/31;H04N5/225
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 王賢義;何承鑫

本發明提供一種沉浸感強、視角寬廣、結構簡單的虛擬現實增強設備及方法。該設備包括顯示成像器件（1）、攝像機（2）、視覺處理系統（3）、投影器件（4）及電源，所述顯示成像器件（1）包括可視區域（11）和校準區域（12），可視區域（11）和校準區域（12）均分別在透明狀態和非透明狀態之間切換；其方法為：在透明狀態下，攝像機采集現實影像，通過視覺處理系統處理后投影到非透明的現實成像器件上形成投影影像，通過比對，使投影影像與現實影像保持一致，而在校準區域內，視覺處理系統對影像不斷校準并存儲，在需要時快速地將存儲的影像投影到可視區域內顯示，在此期間，校準區域不斷地變換狀態。本發明用于虛擬現實智能設備領域。

技術領域

本發明涉及虛擬現實智能設備領域，尤其涉及一種虛擬現實增強設備及方法。

背景技術

增強現實（Augmented Reality，簡稱 AR），是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像的技術，是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術，這種技術的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現實環境并進行互動。這種技術最早于1990年提出。隨著隨身電子產品運算能力的提升，增強現實的用途越來越廣。

現有的實現方法主要有基于顯示器的增強技術和基于光學透射式的增強技術。如圖1所示, 基于顯示器的增強技術主要是利用攝像機104實時采集現實環境中的物體103，并與視覺處理系統中的虛擬影像（如圖中所示的“果實”圖像）合并，并輸出到設備顯示屏105上，用戶106最終在設備顯示屏105上看到合成后的合成影像101。這種實現方法比較簡單。但其存在沉浸感差的問題，顯示與虛擬之間存在較大的差距，無法融為一體，給人虛擬與現實明顯分開的感覺。

如圖2所示，在基于光學透射式增強技術中，攝像機204仍然需要實時采集現實環境中的物體203，但采集回來的影像只用于識別影像和獲取物體的方位，不會在視覺處理系統中與虛擬物體合并。根據攝像機204識別出來的內容，把對應的虛擬物體（如圖中所示的“果實”圖像）通過投射設備205投射到一個半透明光學器件206上，這個器件可以把虛擬影像反射到用戶207的眼睛里的同時，還能把前方的實際物體203通過透射傳送到人的眼睛里，這樣就實現了虛擬物體和現實物體的合成疊加，在用戶207的眼睛里看到的影像如201。這種方法由于看到的是實際的物體，沒有延遲，實際物體生動。但由于半透明光學器件206的面積有限，實際物體能夠在同一時間進入人的眼睛的范圍有限，亦即人的眼睛的視角角度有限。為了對周圍事物的觀察，人的頭部會發生轉動以獲得更廣的視角。然而，由于虛擬物體的疊加是比較大的技術難點，在人的頭部發生快速轉動時，目前的技術還很難做到隨動地將虛擬影像同步反射到人的眼睛里與透射入人的眼睛的現實物體精準地合成疊加，現有的設備無法做到比較寬的視角，此時，往往會出現虛擬影像與現實物體的疊合不協調或者無法獲得想要的疊合效果。此外，現有技術中的設備的體積往往比較大，較難做到小型化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足,提供一種沉浸感強、視角寬廣、結構簡單的虛擬現實增強設備，以及利用該設備進行虛擬現實增強的方法，該方法操作簡單，使現實與虛擬能夠融為一體，保證具有較好的沉浸感，且具有較寬的視角體驗。

本發明所述虛擬現實增強設備所采用的技術方案是：所述虛擬現實增強設備包括顯示成像器件、攝像機、視覺處理系統、投影器件及電源，所述電源為整個設備供電，

所述顯示成像器件包括可視區域和校準區域，所述校準區域位于所述可視區域的外圍，所述可視區域和所述校準區域分別與所述視覺處理系統電信號連接，在所述視覺處理系統的控制下，所述可視區域和所述校準區域均分別在透明狀態和非透明狀態之間切換，所述攝像機透過處于透明狀態的所述可視區域和/或所述校準區域采集現實環境的現實影像，處于非透明狀態的所述可視區域和/或所述校準區域接收來自所述投影器件的投影影像，并反射到所述攝像機的鏡頭內；

所述攝像機用于透過所述顯示成像器件采集現實環境的現實影像和所述投影器件投影到所述顯示成像器件后反射的投影影像并上傳至所述視覺處理系統；