一种VR设备以及视差图的采集方法
阅读：378发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种VR设备以及视差图的采集方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种VR设备以及 视差 图的采集方法，包括 外壳 体、第一光学镜头、第二光学镜头、第一摄像头、第二摄像头和显示装置，外壳体一面设置凹槽，第一光学镜头与第二光学镜头相对设置，第一光学镜头位于凹槽一侧，第二光学镜头位于凹槽一侧，第一光学镜头一侧设置第一摄像头，第二光学镜头一侧设置第二摄像头，显示装置位于外壳体远离凹槽一侧，显示装置中设置多个红外灯，第一摄像头一侧设置第一标定板，第二摄像头一侧设置第二标定板。该视差图的采集方法通过设定两个摄像头对不同 角 度的标定板进行拍摄，此外通过红外灯增强整体的 亮度 ，可以测得精准的光轴中心点，以及使得VR设备可以得到更加准确的视差图参数数据。，下面是一种VR设备以及视差图的采集方法专利的具体信息内容。
1.一种VR设备，包括外壳体、第一光学镜头、第二光学镜头、第一摄像头、第二摄像头和显示装置，所述外壳体为六面体结构，所述外壳体一面设置凹槽，所述第一光学镜头与所述第二光学镜头相对设置，所述第一光学镜头位于所述凹槽一侧，所述第二光学镜头位于所述凹槽一侧，所述第一光学镜头一侧设置第一摄像头，所述第二光学镜头一侧设置第二摄像头，所述第一摄像头与所述第二摄像头相对设置，所述显示装置位于所述外壳体远离所述凹槽一侧，其特征在于，所述显示装置中设置多个红外灯，所述第一摄像头一侧设置第一标定板，所述第二摄像头一侧设置第二标定板。
2.如权利要求1所述的VR设备，其特征在于，还包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜与所述第二透镜相对设置，所述第一透镜位于所述凹槽一侧，所述第二透镜位于所述凹槽一侧。
3.如权利要求2所述的VR设备，其特征在于，还包括调节装置，所述调节装置包括第一调节杆和第二调节杆，所述第一调节杆一端与所述第一摄像头连接，所述第二调节杆与所述第二摄像头连接，所述外壳体下部设置第一槽和第二槽，所述第一调节杆下端设置在所述第一槽内部，所述第二调节杆下端设置在所述第二槽内部。
4.如权利要求3所述的VR设备，其特征在于，所述调节装置还包括第一调节件包括第一调节件和第二调节件，所述第一调节件位于所述第一调节杆下端，所述第二调节件位于所述第二调节杆下端。
5.如权利要求4所述的VR设备，其特征在于，所述红外灯的个数为11个，4个所述红外灯并列设置在所述外壳体上部，4个所述红外灯并列设置在所述外壳体下部，3个所述红外灯并列设置在所述外壳体中部。
6.如权利要求5所述的VR设备，其特征在于，还包括图像处理模块，所述图像处理模块位于所述显示装置内部，所述图像处理模块与所述第一摄像头电连接，所述图像处理模块与所述第二摄像头电连接，所述图像处理模块包括立体校准模块，所述立体校准模块与所述第一摄像头电连接，所述立体校准模块与所述第二摄像头电连接。
7.一种视差图的采集方法，其基于一种VR设备，其特征在于，包括如下步骤：
S1：开启VR设备，
S2：打开所有红外灯，
S3：启动所述第一摄像头和所述第二摄像头，
S4：调整所述第一摄像头和所述第二摄像头的角度范围，使得所述第一标定板和所述第二标定板位于所述显示装置显示的图像的中心，
S5：用所述第一摄像头拍摄不同角度的所述第一标定板的图片，同时用所述第二摄像头拍摄不同角度的所述第二标定板的图片，
S6：通过所述图像处理模块获取所述第一摄像头和所述第二摄像头的畸变参数和相机矩阵数据，
S7：所述立体校准模块获取所述第一摄像头和所述第二摄像头的运动信息，从而获得视差图。
8.如权利要求7所述的一种视差图的采集方法，其特征在于：所述运动信息包括旋转矩阵信息和平移矩阵信息。
一种VR设备以及视差图的采集方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种VR设备以及视差图的采集方法，具体涉及一种关于VR头盔设备用的视差图的采集方法。
[0002]
背景技术
[0003] 虚拟现实技术，英文缩写为VR，又称灵境技术，是20世纪发展起来的一项全新技术，虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感，随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对VR技术的需求日益旺盛，VR技术也取得了重大进步，并逐步成为一个新的科学技术领域。
[0004] 在通常使用VR设备的过程中，为了得到良好的视觉效果，通常采用摄像机标定的方式来获取原始图像的深度信息，但是在操作过程中，经常会出现数据获取的不精准以及光轴中心点不精确的问题，从而使得摄像机测得的参数数据不准确。
[0005]
发明内容
[0006] 鉴于上述状况，有必要提供一种VR设备以及视差图的采集方法。
[0007] 一种VR设备，包括外壳体、第一光学镜头、第二光学镜头、第一摄像头、第二摄像头和显示装置，所述外壳体为六面体结构，所述外壳体一面设置凹槽，所述第一光学镜头与所述第二光学镜头相对设置，所述第一光学镜头位于所述凹槽一侧，所述第二光学镜头位于所述凹槽一侧，所述第一光学镜头一侧设置第一摄像头，所述第二光学镜头一侧设置第二摄像头，所述第一摄像头与所述第二摄像头相对设置，所述显示装置位于所述外壳体远离所述凹槽一侧，所述显示装置中设置多个红外灯，所述第一摄像头一侧设置第一标定板，所述第二摄像头一侧设置第二标定板。
[0008] 进一步的，还包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜与所述第二透镜相对设置，所述第一透镜位于所述凹槽一侧，所述第二透镜位于所述凹槽一侧。
[0009] 进一步的，还包括调节装置，所述调节装置包括第一调节杆和第二调节杆，所述第一调节杆一端与所述第一摄像头连接，所述第二调节杆与所述第二摄像头连接，所述外壳体下部设置第一槽和第二槽，所述第一调节杆下端设置在所述第一槽内部，所述第二调节杆下端设置在所述第二槽内部。
[0010] 进一步的，所述调节装置还包括第一调节件包括第一调节件和第二调节件，所述第一调节件位于所述第一调节杆下端，所述第二调节件位于所述第二调节杆下端。
[0011] 进一步的，所述红外灯的个数为11个，4个所述红外灯并列设置在所述外壳体上部，4个所述红外灯并列设置在所述外壳体下部，3个所述红外灯并列设置在所述外壳体中部。
[0012] 进一步的，还包括图像处理模块，所述图像处理模块位于所述显示装置内部，所述图像处理模块与所述第一摄像头电连接，所述图像处理模块与所述第二摄像头电连接，所述图像处理模块包括立体校准模块，所述立体校准模块与所述第一摄像头电连接，所述立体校准模块与所述第二摄像头电连接。
[0013] 一种视差图的采集方法，其基于一种VR设备，包括如下步骤：S1：开启VR设备，S2：打开所有红外灯，S3：启动所述第一摄像头和所述第二摄像头，S4：调整所述第一摄像头和所述第二摄像头的角度范围，使得所述第一标定板和所述第二标定板位于所述显示装置显示的图像的中心，S5：用所述第一摄像头拍摄不同角度的所述第一标定板的图片，同时用所述第二摄像头拍摄不同角度的所述第二标定板的图片，S6：通过所述图像处理模块获取所述第一摄像头和所述第二摄像头的畸变参数和相机矩阵数据，S7：所述立体校准模块获取所述第一摄像头和所述第二摄像头的运动信息，从而获得视差图。
[0014] 进一步的，所述运动信息包括旋转矩阵信息和平移矩阵信息。
[0015] 本发明提供的一种VR设备以及视差图的采集方法，该视差图的采集方法通过设定两个摄像头对不同角度的标定板进行拍摄，此外通过红外灯增强整体的亮度，可以测得精准的光轴中心点，以及使得VR设备可以得到更加准确的视差图参数数据。
[0017] 图1是本发明VR设备的局部示意图一。
[0018] 图2是本发明VR设备的局部示意图二。
[0019] 图3是本发明视差图的采集方法的示意图。
[0020] 其中，外壳体1、第一光学镜头2、第二光学镜头3、第一摄像头4、第二摄像头5、显示装置6、红外灯7、第一标定板8、第二标定板9、第一透镜10、第二透镜11、第一调节杆12、第一调节件13。
具体实施方式
[0021] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0022] 本发明实施例一，请参见图1、图2。
[0023] 一种VR设备，该VR设备通过左右两个摄像头对不同角度的标定板进行拍摄，从而得到光轴中心点以及图像位置数据，进而得到视差图，其中该VR设备包括外壳体1，该外壳体1内部设置中空部，外壳体1为立体的六面体结构，且大体为矩形结构，其中外壳体1有一面设置凹槽，在外壳体1的内部设置第一光学镜头2和第二光学镜头3，第一光学镜头2与第二光学镜头3相对设置，通过设置第一光学镜头2与第二光学镜头3使得使用者的左右眼可以更加直观的对VR设备中的图像进行观察，在第一光学眼镜远离凹槽的一侧设置第一摄像头4，在第二光学眼镜远离凹槽的一侧设置第二摄像头5，第一摄像头4和第二摄像头5可以对VR设备中的视频的进行记录和拍摄，使得使用者在进行不同角度观察的画面都能得到记录，且第一摄像头4与第二摄像头5相对设置，分别用于左右眼不同的视觉成像，在外壳体1的远离凹槽的一侧设置显示装置6，显示装置6用于显示用于使用者观看和使用的视频，以及获取第一摄像头4与第二摄像头5中拍摄到的数据，在显示装置6中设置多个红外灯7，该红外灯7可以增强VR设备凹槽内部的亮度，方便第一摄像头4和第二摄像头5的取像，此外红外灯7的闪烁也可以启动定位的作用，方便VR设备的位置信息的采集，在第一摄像头4朝向显示装置6的一侧设置第一标定板8，第二摄像头5朝向显示装置6的一侧设置第二标定板9，所述第一标定板8与所述第二标定板9结构相同，且所述第一标定板8与所述第二标定板9的平面上均等距分布若干个基准圆，通过多个基准圆使得第一摄像头4与第二摄像头5能够得到更为准确的人眼观察到的视频成像与摄像头之间的共同特征点的坐标系信息，也可以适用于VR设备内部的参数设定，且等距分布的基准圆相对的位置精确，利于视频坐标信息的匹配，使得标定精度更高，使得视差图采集得更加的精确，使得摄像头可以更好的在显示装置6的图像外侧进行移动，方便第一摄像头4和第二摄像头5对于成像信息的获取，以及对于光轴中心点的测控。
[0024] VR设备还包括第一透镜10和第二透镜11，第一透镜10与第二透镜11结构相同，第一透镜10和第二透镜11均位于外壳体1的凹槽处，且与使用者的左右眼相对应，通过第一透镜10和第二透镜11使得使用者可以较为方便的观察VR设备的内部成像，也能保护外壳体1内部的部件。
[0025] VR设备还包括调节装置，调节装置具体包括第一调节杆12和第二调节杆，其中第一调节杆12和第一摄像头4连接，第二调节杆和第二摄像头5连接，调节杆带动摄像头移动，摄像头进一步带动标定板移动，使得标定板可以位于显示装置6的图像中心，方便摄像头对于参数数据的采集，具体的，第一调节杆12与第二调节杆的结构相同，为圆柱形结构，第一调节杆12的上端与第一摄像头4连接，下端与外壳体1的下端靠近，第二调节杆的上端与第二摄像头5连接，下端与外壳体1的下端靠近，且在外壳体1的下端设置第一槽和第二槽，第一调节杆12位于第一槽的内部，第二调节杆位于第二槽的内部，第一调节杆12可在第一槽中移动，方便使用者调节第一标定板8的位置，第二调节杆可在第二槽中移动，方便使用者调节第二标定板9的位置。
[0026] 调节装置还包括第一调节件13和第二调节件，第一调节件13与第二调节件结构相同，第一调节件13可以为圆形结构或是立方体结构，调节件设置在外壳体1的下方，使用者通过调节设置在外壳体1外部的第一调节件13可以有效的调整第一摄像头4的位置，通过调节设置在外壳体1外部的第二调节件可以有效的调整第二摄像头5的位置，从而使得VR设备可以通过调整调节件来调节摄像头的角度范围，使得第一标定板8和第二标定板9位于显示装置6的图像中心，从而获取精准的图像数据，方便更好更快更精准的收集图像数据。
[0027] 设置在显示装置6中的红外灯7的个数共有11个，具体的有4个并列设置在外壳体1显示装置6上部。有4个并列设置在外壳体1显示装置6的下部，此外还有3个红外灯7并列设置在外壳体1的中部且位于上下的红外灯7之间，具体的第一摄像头4和第二摄像头5位于中部3个红外灯7的两两相邻的红外灯7之间，通过设置11个红外灯7可以使得外壳体1的内部拥有更好的亮度，且依靠11个红外灯7可以帮助第一摄像头4和第二摄像头5对图像更好的进行定位，提高整体获取摄像头拍摄的图像的数据参数的准确性。
[0028] VR设备还包括图像处理模块，图像处理模块具体设置在显示装置6的内部，图像处理模块与第一摄像头4电连接，图像处理模块与第二摄像头5电连接，图像处理模块可以采集到第一摄像头4和第二摄像头5拍摄到的图像信息，且通过获取到的图像信息能够解析出摄像头拍摄图像的畸变参数矩阵信息以及摄像头拍摄时的内参数矩阵信息和外参数矩阵信息，以及光轴的中心点，通过这些信息参数可以帮助摄像头拍摄的图像来还原空间中的物体，图像处理模块中还包括立体校准模块，该立体校准模块与第一摄像头4电连接，立体校准模块与第二摄像头5电连接，通过校准模块获取第一摄像头4和第二摄像头5的旋转矩阵和平移矩阵，从而获得精确的视差图，从而解决数据获取不精准以及测量出的光轴中心点不够准确的问题。
[0029] 实施例二参照图1、图2、图3，一种VR设备，该VR设备通过左右两个摄像头对不同角度的标定板进行拍摄，从而得到光轴中心点以及图像位置数据，进而得到视差图，其中该VR设备包括外壳体1，该外壳体1内部设置中空部，外壳体1为立体的六面体结构，且大体为矩形结构，其中外壳体1有一面设置凹槽，在外壳体1的内部设置第一光学镜头2和第二光学镜头3，第一光学镜头2与第二光学镜头3相对设置，通过设置第一光学镜头2与第二光学镜头3使得使用者的左右眼可以更加直观的对VR设备中的图像进行观察，在第一光学眼镜远离凹槽的一侧设置第一摄像头4，在第二光学眼镜远离凹槽的一侧设置第二摄像头5，第一摄像头4和第二摄像头5可以对VR设备中的视频的进行记录和拍摄，使得使用者在进行不同角度观察的画面都能得到记录，且第一摄像头4与第二摄像头5相对设置，分别用于左右眼不同的视觉成像，在外壳体1的远离凹槽的一侧设置显示装置6，显示装置6用于显示用于使用者观看和使用的视频，以及获取第一摄像头4与第二摄像头5中拍摄到的数据，在显示装置6中设置多个红外灯7，该红外灯7可以增强VR设备凹槽内部的亮度，方便第一摄像头4和第二摄像头5的取像，此外红外灯7的闪烁也可以启动定位的作用，方便VR设备的位置信息的采集，在第一摄像头
4朝向显示装置6的一侧设置第一标定板8，第二摄像头5朝向显示装置6的一侧设置第二标定板9，所述第一标定板8与所述第二标定板9结构相同，且所述第一标定板8与所述第二标定板9的平面上均等距分布若干个基准圆，通过多个基准圆使得第一摄像头4与第二摄像头
5能够得到更为准确的人眼观察到的视频成像与摄像头之间的共同特征点的坐标系信息，也可以适用于VR设备内部的参数设定，且等距分布的基准圆相对的位置精确，利于视频坐标信息的匹配，使得标定精度更高，使得视差图采集得更加的精确，使得摄像头可以更好的在显示装置6的图像外侧进行移动，方便第一摄像头4和第二摄像头5对于成像信息的获取，以及对于光轴中心点的测控。
4朝向显示装置6的一侧设置第一标定板8，第二摄像头5朝向显示装置6的一侧设置第二标定板9，所述第一标定板8与所述第二标定板9结构相同，且所述第一标定板8与所述第二标定板9的平面上均等距分布若干个基准圆，通过多个基准圆使得第一摄像头4与第二摄像头
5能够得到更为准确的人眼观察到的视频成像与摄像头之间的共同特征点的坐标系信息，也可以适用于VR设备内部的参数设定，且等距分布的基准圆相对的位置精确，利于视频坐标信息的匹配，使得标定精度更高，使得视差图采集得更加的精确，使得摄像头可以更好的在显示装置6的图像外侧进行移动，方便第一摄像头4和第二摄像头5对于成像信息的获取，以及对于光轴中心点的测控。
[0030] VR设备还包括第一透镜10和第二透镜11，第一透镜10与第二透镜11结构相同，第一透镜10和第二透镜11均位于外壳体1的凹槽处，且与使用者的左右眼相对应，通过第一透镜10和第二透镜11使得使用者可以较为方便的观察VR设备的内部成像，也能保护外壳体1内部的部件。
[0031] VR设备还包括调节装置，调节装置具体包括第一调节杆12和第二调节杆，其中第一调节杆12和第一摄像头4连接，第二调节杆和第二摄像头5连接，调节杆带动摄像头移动，摄像头进一步带动标定板移动，使得标定板可以位于显示装置6的图像中心，方便摄像头对于参数数据的采集，具体的，第一调节杆12与第二调节杆的结构相同，为圆柱形结构，第一调节杆12的上端与第一摄像头4连接，下端与外壳体1的下端靠近，第二调节杆的上端与第二摄像头5连接，下端与外壳体1的下端靠近，且在外壳体1的下端设置第一槽和第二槽，第一调节杆12位于第一槽的内部，第二调节杆位于第二槽的内部，第一调节杆12可在第一槽中移动，方便使用者调节第一标定板8的位置，第二调节杆可在第二槽中移动，方便使用者调节第二标定板9的位置。
[0032] 调节装置还包括第一调节件13和第二调节件，第一调节件13与第二调节件结构相同，第一调节件13可以为圆形结构或是立方体结构，调节件设置在外壳体1的下方，使用者通过调节设置在外壳体1外部的第一调节件13可以有效的调整第一摄像头4的位置，通过调节设置在外壳体1外部的第二调节件可以有效的调整第二摄像头5的位置，从而使得VR设备可以通过调整调节件来调节摄像头的角度范围，使得第一标定板8和第二标定板9位于显示装置6的图像中心，从而获取精准的图像数据，方便更好更快更精准的收集图像数据。
[0033] 设置在显示装置6中的红外灯7的个数共有11个，具体的有4个并列设置在外壳体1显示装置6上部。有4个并列设置在外壳体1显示装置6的下部，此外还有3个红外灯7并列设置在外壳体1的中部且位于上下的红外灯7之间，具体的第一摄像头4和第二摄像头5位于中部3个红外灯7的两两相邻的红外灯7之间，通过设置11个红外灯7可以使得外壳体1的内部拥有更好的亮度，且依靠11个红外灯7可以帮助第一摄像头4和第二摄像头5对图像更好的进行定位，提高整体获取摄像头拍摄的图像的数据参数的准确性。
[0034] VR设备还包括图像处理模块，图像处理模块具体设置在显示装置6的内部，图像处理模块与第一摄像头4电连接，图像处理模块与第二摄像头5电连接，图像处理模块可以采集到第一摄像头4和第二摄像头5拍摄到的图像信息，且通过获取到的图像信息能够解析出摄像头拍摄图像的畸变参数矩阵信息以及摄像头拍摄时的内参数矩阵信息和外参数矩阵信息，以及光轴的中心点，通过这些信息参数可以帮助摄像头拍摄的图像来还原空间中的物体，图像处理模块中还包括立体校准模块，该立体校准模块与第一摄像头4电连接，立体校准模块与第二摄像头5电连接，通过校准模块获取第一摄像头4和第二摄像头5的旋转矩阵和平移矩阵，从而获得精确的视差图，从而解决数据获取不精准以及测量出的光轴中心点不够准确的问题。
[0035] 通过该VR设备采集视差图的方法，包括如下步骤，S1步骤首先先打开VR设备，接着S2步骤打开VR设备中所有的红外灯7，方便对VR设备中的位置信息进行采集，步骤S3为启动第一摄像头4和第二摄像头5，使得第一摄像头4和第二摄像头5可以对VR设备内部的影像画面进行采集，步骤S4为调整第一摄像头4和第二摄像头5的角度范围，使得第一标定板8和第二标定板9位于显示装置6显示图像的中心，这样的调整使得VR设备可以测出光轴的中心点，步骤S5用第一摄像头4拍摄多个不同角度的第一标定板8的图片，同时用第二摄像头5拍摄多个不同角度的第二标定板9的图片，将拍摄到的照片传送到显示装置6的图像处理模块，以便对拍摄的图片数据进行分析。步骤S6为图像处理模块对拍摄到的足够数量的图片进行分析，具体拍摄量第一摄像头4为每秒钟拍摄5张图片，第二摄像头5每秒钟拍摄5张图片，通过对标定板上的基准圆以及VR设备中的红外灯7进行分析，得到第一摄像头4和第二摄像头5的畸变参数和相机矩阵数据。步骤S7为图像处理模块中的立体校准模块获取来自第一摄像头4和第二摄像头5的角度变化的运动信息，通过信息的对比之后从而得到视差图，其中第一摄像头4和第二摄像头5的运动信息包括旋转矩阵信息和平移矩阵信息，通过这些数据信息得到整个第一摄像头4和第二摄像头5的参数，从而获得最终的视差图。
[0036] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
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