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  • 一種頭戴式眼控虛擬現實設備的制作方法

    文檔序號:11133239
    一種頭戴式眼控虛擬現實設備的制造方法與工藝

    本發明涉及一種通過眼球運動來操作虛擬現實設備的裝置,并可結合虹膜識別方法來進行身份認證。



    背景技術:

    頭戴式虛擬現實設備,又稱VR眼鏡,或者VR頭盔,是目前正在快速發展和普及的虛擬現實產品,比較著名的廠商有Oculus等。

    現有頭戴式虛擬現實設備基本都是通過鼠標、鍵盤或者游戲手柄等來完成對虛擬現實場景的人機交互。然而因為頭戴式虛擬現實設備會遮擋人的視線使得無法看到外部場景,使用鼠標、鍵盤或者游戲手柄在虛擬現實中進行人機交互在很多情況下是不方便的。



    技術實現要素:

    本發明旨在解決用戶在使用虛擬現實設備時,人機交互體驗不佳的問題。

    本發明提供一種頭戴式眼控虛擬現實設備,無需依賴鼠標、鍵盤或者游戲手柄等,使用者只需通過眼球運動即可在虛擬現實場景中進行人機交互,操作過程簡單、快捷,對虛擬現實用戶來說,用戶 體驗將顯著改善。例如在射擊類游戲中只需用眼睛鎖定目標即可按鍵發射。也可在虛擬場景中用眼睛進行菜單選擇,或用眼睛打字輸入密碼等。對一些操作較簡單的應用,比如看視頻等,則可以通過眼睛選擇視頻節目,并控制開始、暫停等按鈕,完全擺脫對手的依賴。

    根據本發明的實施方式,提出一種頭戴式眼控虛擬現實設備,包括頭戴式虛擬現實設備和眼控裝置,其特征在于:所述頭戴式虛擬現實設備包括殼體、置于殼體內部的鏡杯和顯示裝置,所述眼控裝置置于頭戴式虛擬現實設備中,包括紅外攝像頭、紅外反射裝置、紅外光源以及數據傳輸線。

    根據本發明的實施方式,所述殼體為前殼、后殼組成的密閉殼體;所述鏡杯包括光學透鏡和透鏡支架,光學透鏡通過透鏡支架安裝固定在后殼上;所述顯示裝置安裝固定在前殼上,至少包括顯示屏、顯示屏支架及控制板;所述紅外反射裝置安裝在鏡杯內側與顯示屏之間,固定在前殼的顯示屏上,或者固定于鏡杯內側的透鏡支架上;所述紅外攝像頭至少為一個,安裝固定在鏡杯內側與顯示屏之間;所述紅外光源的數量至少為一個,紅外光源安裝固定在鏡杯外側,或者安裝固定在鏡杯內側與顯示屏之間;用戶在使用所述設備時,光線透過光學透鏡,照射到紅外反射裝置上,對應波段的紅外線被反射回來,并被紅外攝像頭捕獲,紅外攝像頭捕獲到清晰的眼部圖像,然后通過數據傳輸線傳送到計算單元做圖像分析處理。

    根據本發明的實施方式,所述紅外反射裝置為可以反射紅外光 線的部件,包括紅外截止濾光片或紅外反射膜;所述紅外反射膜為可以反射紅外光線的薄膜,通過電鍍或是粘貼的方式固定在顯示屏上;所述紅外反射裝置與顯示屏之間呈一定夾角,度數在0°-40°之間。

    根據本發明的實施方式,所述紅外光源安裝固定在鏡杯內側與顯示屏之間時,與所述紅外攝像頭相鄰。

    根據本發明的實施方式,當所述紅外反射裝置、紅外攝像頭、紅外光源和數據傳輸線都安裝固定在透鏡支架上時,所述眼控裝置與光學透鏡一起組成鏡杯,所述鏡杯通過卡扣、螺旋或螺釘安裝固定在后殼上。

    根據本發明的實施方式,透鏡的內表面和或外表面上增加增透膜;所述由前后殼組成的密閉殼體內部殼體壁為亞光材料。

    根據本發明的實施方式,所述鏡杯還包括計算單元,根據攝像頭所拍攝的眼睛圖像直接計算出眼睛位置坐標,并通過有線或無線的方式進行數據傳輸。

    根據本發明的另一實施方式,還提出一種虹膜識別方法,用于如上所述的頭戴式眼控虛擬現實設備,所述方法包括步驟:

    a.用戶開始使用頭戴式眼控虛擬現實設備時,對其眼部圖像進行拍攝;

    b.對拍攝的圖像進行處理,提取用戶的虹膜特征,進行身份比對;

    c.根據虹膜特征判斷該用戶是否首次使用所述虛擬現實設備;

    d.若為首次使用,則進行以下操作:

    d-1.錄入用戶身份信息;

    d-2.設備記錄用戶的虹膜特征;

    d-3.將該用戶的虹膜特征與錄入的用戶身份信息進行關聯;

    d-4.將關聯結果存儲在數據庫中;

    d-5.用戶在虛擬現實設備中進行其它具體操作;

    e.若不是首次使用,用戶則可以直接進行其它具體操作;

    所述具體操作包括:用戶登錄、支付或眼球追蹤。

    根據本發明的另一實施方式,還提出一種眼球追蹤方法,用于如上所述的頭戴式眼控虛擬現實設備,所述方法包括步驟:

    a.用戶開始使用頭戴式眼控虛擬現實設備時,對其眼部圖像進行拍攝;

    b.對拍攝的圖像進行處理,提取用戶的虹膜特征,進行身份比對;

    c.根據虹膜特征判斷該用戶是否首次使用所述虛擬現實設備;

    d.若為首次使用,則進行以下操作:

    d-1.錄入用戶身份信息;

    d-2.設備記錄用戶的虹膜特征;

    d-3.開始眼球追蹤校準;

    d-4.校準結束后,得到眼球追蹤校準文件,與虹膜特征及用戶身份信息關聯并進行存儲;

    d-5.存儲完成后,進入步驟f;

    e.若不是首次使用,設備根據用戶的虹膜特征,在數據庫中調用相應的用戶身份信息及眼球追蹤校準文件;

    f.對用戶眼部圖像進行連續拍攝,計算眼球在各個圖像中的相對位置;

    g.根據用戶眼球在圖像中的位置信息,尤其是瞳孔中心在圖像中的位置坐標,以及該用戶的眼球追蹤校準文件,計算出眼睛在顯示屏中注視點的位置信息;

    h.根據注視點位置信息,用戶可以通過眼球活動與頭戴式眼控虛擬現實設備的顯示屏進行人機交互。

    根據本發明的實施方式,所述眼球追蹤方法可以和基于PC、一體機或手機的頭戴式虛擬現實設備相結合。

    本發明提供的頭戴式眼控虛擬現實設備及其實現方法,讓用戶在進行虛擬現實的三維場景體驗時,可以通過眼球運動進行人機交互,方便易用,達到更佳的虛擬現實用戶體驗。

    附圖說明

    通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述,各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的,而并不認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中,用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:

    圖1為頭戴式眼控虛擬現實設備的結構示意圖。

    圖2為頭戴式眼控虛擬現實設備中眼控裝置的結構示意圖。

    具體實施方式

    下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式,然而應當理解,可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反,提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開,并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。

    根據本發明的實施方式,提出一種頭戴式眼控虛擬現實設備,如附圖1所示,所述頭戴式眼控虛擬現實設備包括頭戴式虛擬現實設備和眼控裝置104,所述頭戴式虛擬現實設備包括殼體、置于殼體內部的鏡杯和顯示裝置102,所述眼控裝置置于頭戴式虛擬現實設備中,包括紅外攝像頭、紅外反射裝置、紅外光源以及數據傳輸線,所述殼體是由前殼101、后殼103組成的密閉殼體。顯示裝置102安裝固定在前殼101中,由顯示屏、顯示屏支架和控制板組成,后殼103上固定著一對至少包括光學透鏡和透鏡支架的鏡杯,光學透鏡通過透鏡支架安裝固定在后殼上,眼控裝置104安裝在顯示裝置102與后殼103之間。

    附圖2示出了眼控裝置104的具體結構,所述眼控裝置104由兩個紅外攝像頭1042、一個紅外反射裝置1041、兩個紅外光源1043以及視頻傳輸線1040組成。其中:兩個紅外光源1043對稱安裝固定在一個鏡杯的外側靠近人眼的地方,,紅外光源也可以安裝固定在鏡杯內側與顯示屏之間,優選的與所述紅外攝像頭相鄰;兩個紅外攝像頭1042對稱地安裝固定在該鏡杯內側與顯示屏之間;紅外反射 裝置1041為紅外反射膜,安裝在顯示裝置102的顯示屏上,也可以固定于鏡杯內側的透鏡支架上。

    為了讓紅外攝像頭1042拍攝到清晰的人眼圖像,選擇波長為940nm的紅外光源1043提供紅外光,紅外攝像頭1042在鏡杯內側,拍攝從紅外反射裝置1044反射過來的紅外圖像。

    用戶在使用時,外部光線透過光學透鏡,照射到顯示屏前的紅外反射裝置上,對應波段的紅外線被反射回來,并被面朝紅外反射裝置側的紅外攝像頭捕獲,紅外攝像頭捕獲到清晰的眼部圖像,然后通過數據傳輸線1040或者無線傳送到頭戴式虛擬現實設備的計算單元做圖像分析處理。所述計算單元可以集成在鏡杯上,可以集成在控制板上,也可以是外接的其它計算單元。

    所述紅外反射裝置為可以反射紅外光線的部件,包括紅外截止濾光片或紅外反射膜;所述紅外反射膜為可以反射紅外光線的薄膜,通過電鍍或是粘貼的方式固定在顯示屏上;所述紅外反射裝置與顯示屏之間呈一定夾角,所述夾角根據紅外攝像頭的安裝位置確定,度數在0°-40°之間。

    當所述紅外反射裝置、紅外攝像頭、紅外光源和數據傳輸線都安裝固定在透鏡支架上時,所述眼控裝置與光學透鏡一起組成鏡杯,所述鏡杯通過卡扣、螺旋或螺釘安裝固定在后殼上,可進行拆卸和替換。

    透鏡的內表面和或外表面上可以增加增透膜,用于使紅外光線透過,降低透鏡紅外反射的干擾;所述由前后殼組成的密閉殼體內 部殼體壁為亞光材料,降低紅外光線在殼體內部的反射。

    根據本發明的另一實施方式,本發明還提供了一種虹膜識別方法,用于所述頭戴式眼控虛擬現實設備,所述虹膜識別方法包括:

    a.用戶開始使用頭戴式眼控虛擬現實設備時,對其眼部圖像進行拍攝;

    b.對拍攝的圖像進行處理,提取用戶的虹膜特征,進行身份比對;

    c.根據虹膜特征判斷該用戶是否首次使用所述虛擬現實設備;

    d.若為首次使用,則進行以下操作:

    d-1.錄入用戶身份信息;

    d-2.設備記錄用戶的虹膜特征;

    d-3.將該用戶的虹膜特征與錄入的用戶身份信息進行關聯;

    d-4.將關聯結果存儲在數據庫中;

    d-5.用戶在虛擬現實設備中進行其它具體操作;

    e.若不是首次使用,用戶則可以直接進行其它具體操作;

    所述具體操作可以包括:用戶登錄、支付或眼球追蹤。

    根據本發明的另一實施方式,本發明還提供了一種眼球追蹤方法,用于所述頭戴式眼控虛擬現實設備,所述眼球追蹤方法包括:

    a.用戶開始使用頭戴式眼控虛擬現實設備時,對其的眼部圖像進行拍攝;

    b.對拍攝的圖像進行處理,提取用戶的虹膜特征,進行身份比對;

    c.根據虹膜特征判斷該用戶是否首次使用所述虛擬現實設備;

    d.若為首次使用,則進行以下操作:

    d-1.錄入用戶身份信息;

    d-2.設備記錄用戶的虹膜特征;

    d-3.開始眼球追蹤校準;

    d-4.校準結束后,得到眼球追蹤校準文件,與虹膜特征及用戶身份信息關聯并進行存儲;

    d-5.存儲完成后,進入步驟f;

    e.若不是首次使用,設備根據用戶的虹膜特征,在數據庫中調用相應的用戶身份信息及眼球追蹤校準文件;

    f.對用戶眼部圖像進行連續拍攝,計算眼球在各個圖像中的相對位置;

    g.根據用戶眼球在圖像中的位置信息,尤其是瞳孔中心在圖像中的位置坐標,以及該用戶的眼球追蹤校準文件,計算出眼睛在顯示屏中注視點的位置信息;

    h.根據注視點位置信息,用戶可以通過眼球活動與頭戴式眼控虛擬現實設備的顯示屏進行人機交互。

    上述眼球追蹤方法可以和基于PC、一體機或手機的頭戴式虛擬現實設備相結合。

    以上所述,僅為本發明較佳的具體實施方式,但本發明的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露 的技術范圍內,可輕易想到的變化或替換,都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此,本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。

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