一种面向增强现实系统的头戴式固定装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种头戴式固定装置，具体涉及一种面向增强现实系统的头戴式固定装置。


背景技术：

2.增强现实是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的技术。ar系统可以将虚拟信息无缝叠加到真实场景中，帮助置身于高沉浸感“增强”环境中的用户能更好的理解与感受所处的环境。ar系统涉及到计算机科学的多个领域，其中包括多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪与三维注册、场景融合等多种技术。
3.为了更好地提升ar系统的体验感，增强用户对真实场景的感受，需要借助能将真实场景和虚拟信息融合的显示设备，通常采用头盔显示器。根据具体实现原理，ar头盔显示器设备可分为基于光学的穿透式和基于视频合成的穿透式两类。
4.hmd是一个较复杂的穿戴设备，主要负责将虚拟场景呈现在头盔显示装置中，为用户带来沉浸式的体验。在ar系统中，hmd不仅仅只作为显示功能，还配合三维跟踪注册和真实场景获取等作用，从而支持虚拟信息和真实场景的融合。
5.ar系统需解决虚实融合一致性问题，主要针对虚拟场景中对真实场景内的光照情况的模拟与仿真，例如光源位置的估算，虚拟物体阴影和景深的模拟等。眼动研究是人们通过人的眼球运动轨迹数据来探讨眼动与人的心理活动关系。其中，眼动技术分析人类在不同环境情况下的视觉加工特性，并提供人类心理活动间接工具。眼动技术通过观察、机械、光学以及视频影像等记录方式。通过对眼动轨迹记录，提取注视时间和次数、瞳孔大小、注视点等数据，研究使用者的感知变化。因此，通过增加一些对应性的设备，就可以利用捕获更多的数据对ar系统的性能进行更好的调整。
6.为了解决上述问题，我们做出了一系列改进。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于，提供一种面向增强现实系统的头戴式固定装置，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。
8.一种面向增强现实系统的头戴式固定装置，包括：头戴装置和增强现实系统模块，所述增强现实系统模块与头戴装置连接；
9.其中，所述增强现实系统模块包括：虚实场景显示模块、用户头部姿态感知模块、用户眼球轨迹采集模块和真实场景采集模块，所述虚实场景显示模块与头戴装置的左右两侧中心位置固定连接，所述用户头部姿态感知模块与头戴装置的顶部中心连接，所述用户眼球轨迹采集模块与头戴装置前侧连接，所述真实场景采集模块与头戴装置前侧底部正中端连接。
10.进一步，所述虚实场景显示模块包括：固定点、透视式显示眼镜和金属螺丝，所述固定点设于头戴装置左右两侧中心位置，所述透视式显示眼镜通过金属螺丝与固定点连
接。
11.进一步，所述用户头部姿态感知模块包括：磁力跟踪设备和塑料螺丝，所述磁力跟踪设备通过塑料螺丝与头戴装置顶部连接。
12.本实用新型的有益效果：
13.本实用新型与传统技术相比，通过增设增强现实系统模块，实现融合虚实场景结果显示，用户头部姿态感知，真实场景采集，用户眼球运动轨迹采集，为ar系统后续虚实融合的处理提供完善的数据支持，提升ar虚实融合的效果。
附图说明：
14.图1为本实用新型的俯视图。
15.图2为本实用新型的侧视图。
16.图3为本实用新型的正视图。
17.附图标记：
18.头戴装置100、增强现实系统模块200、虚实场景显示模块210、用户头部姿态感知模块220、用户眼球轨迹采集模块230和真实场景采集模块240。
19.固定点211、透视式显示眼镜212和金属螺丝213。
20.磁力跟踪设备221和塑料螺丝222。
具体实施方式
21.以下结合具体实施例，对本实用新型作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。
22.实施例1
23.图1为本实用新型的俯视图。图2为本实用新型的侧视图。图3为本实用新型的正视图。
24.如图1
‑
3所示，一种面向增强现实系统的头戴式固定装置，包括：头戴装置100和增强现实系统模块200，增强现实系统模块200与头戴装置100连接；
25.其中，增强现实系统模块200包括：虚实场景显示模块210、用户头部姿态感知模块220、用户眼球轨迹采集模块230和真实场景采集模块240，虚实场景显示模块210与头戴装置100的左右两侧中心位置固定连接，用户头部姿态感知模块220与头戴装置100的顶部中心连接，用户眼球轨迹采集模块230与头戴装置100前侧连接，真实场景采集模块240与头戴装置100前侧底部正中端连接。
26.虚实场景显示模块210包括：固定点211、透视式显示眼镜212和金属螺丝213，固定点211设于头戴装置100左右两侧中心位置，透视式显示眼镜212通过金属螺丝213与固定点211连接。
27.用户头部姿态感知模块220包括：磁力跟踪设备221和塑料螺丝222，磁力跟踪设备221通过塑料螺丝222与头戴装置100顶部连接。
28.本实用新型的工作原理是，虚实场景显示模块210使用了一个透视式显示眼镜212，支持双目显示，具有超平视域、无失真的特点，并可调整横向色差，该眼镜可以投射计算机产生的虚拟场景，并透视于真实场景中，该模块是ar系统中用户视觉感知的主要部分，
包含左右两个对称的固定点，安装位置分别位于头戴装置100的左右两侧底部的中心位置，各打两个定位孔，采用金属螺丝213固定。其中技术特征的原理支撑，为了保证双目显示眼镜安装的对称性，因此选择在装置两侧堆成位置进行固定。为了保证双目显示眼镜的稳固性，即防止使用过程中出现松动或意外脱落，因此选择在两侧分别使用两颗金属螺丝进行固定。
29.用户头部姿态感知模块220使用了一个磁力跟踪设备221，该设备可以实时采集获取用户头部6个自由度的信息，从而跟踪用户的视角和姿态的变化，并且支持安装磁力跟踪设备221的一个接收器，将接收器安装于头戴装置100的顶部中心处，用塑料螺丝222或非金属固定装置进行固定连接，因为金属物质会对磁力跟踪设备的数据采集产生干扰，容易产生用户姿态计算误差，所以需选取非金属装置进行固定。
30.用户眼球轨迹采集模块230使用了两个rgb摄像头，用于分别采集用户左眼球和右眼球的运动轨迹，包括两个位于本固定装置前侧的固定点，分别与头戴装置100前后中轴线分别成45度，摄像头光轴朝向指向用户视角的中心，使用金属螺丝进行固定安装。该固定点和安装角度主要考虑了便于采集用户视角，避免了正面安装导致视线遮挡，并为虚实场景显示模块留下安装空间。
31.真实场景采集模块240使用了1个单目的rgb摄像头，用来获取真实世界实时场景，固定安装在头戴装置100前侧底部正中位置，保证摄像头光轴朝向与虚实场景显示模块一致，并尽量靠近，使用螺丝进行固定安装。本实用新型通过增设增强现实系统模块，实现融合虚实场景结果显示，用户头部姿态感知，真实场景采集，用户眼球运动轨迹采集，为ar系统后续虚实融合的处理提供完善的数据支持，提升ar虚实融合的效果。真实场景采集模块采集的图像应尽可能还原用户视角所观测的图像信息，避免或减少视点漂移等现象，因此安装视角尽量要和虚实场景显示模块方向一致，并位置靠近。
32.综上，本实用新型的特点是，通过增加对应功能的传感器从而捕获更多有用的数据，同时对这些新设备的固定进行对应调整，最后对其安装的位置和角度进行相应变化。
33.以上对本实用新型的具体实施方式进行了说明，但本实用新型并不以此为限，只要不脱离本实用新型的宗旨，本实用新型还可以有各种变化。