[发明专利]一种基于渐变编码的VR头盔的移动延迟测量方法

说明书

本发明公开了一种基于渐变编码的VR头盔的移动延迟测量方法，采用导轨带动VR头盔运动，光编码板由多个灰度渐变图案拼接而成，并对各块图案进行编码；通过光敏传感器获得灰度渐变图案的光强；VR头盔运动过程中解算图案分界处的自身位置；VR头盔再次运动时，在图案分界处给VR头盔输入对应的黑白图像，并用光敏传感器感知黑白图像；根据灰度渐变图案获得的方波曲线以及光敏传感器感知黑白图像时输出的方波曲线，即可获得VR头盔的延迟时间；该方法使得VR头盔中的黑白图样与VR头盔的灰度渐变图案编码能够进行虚实配准，不再有早期方法中手动对齐波形带来的误差。

技术领域

本发明属于虚拟现实设备技术领域，具体涉及一种基于渐变编码的VR头盔的移动延迟测量方法。

背景技术

头戴显示设备(HMD)的延迟时间与用户的使用体验息息相关，如果时间稍大则可能会引发使用者产生“晕动症”症状。文献“Luca M D.New Method to Measure End-to-EndDelay of Virtual Reality[M].MIT Press,2010.”提出了一个延迟测量的简易方案，如图1(a)所示，在VR头盔外壳与视窗上各固定一个光敏传感器，在显示屏与VR头盔中都显示出一个灰度渐变的测试图，然后将外壳上的光敏传感器紧贴显示屏，令VR头盔紧贴显示屏并沿着灰度变化方向往复运动，记录下两个传感器返回的波形(图1(b))。通过计算两个波形之间的相位差，得到该VR头盔的延迟时间。该方法的缺陷是，需要手动移动，移动过程中的抖动等会给后边的信号处理引入许多噪声；使用手动对齐频域波形的方法解决虚拟空间中图样与显示屏中图样不同步引入的误差，依靠肉眼判断，对于延迟时间这种微小的时间，这种方法有时不仅不能消除误差，反而会引入新的误差；该测试方法对于头盔有VR头盔，需要其能在如此多遮蔽的情况下计算自身的位置数据，这对许多VR头盔的跟踪方案是不友好的；所得到的数据有较大的方差，其不稳定性决定其不能够被用来制作测量仪器。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于渐变编码的VR头盔的移动延迟测量方法，可以通过简单的设备准确测量VR头盔在移动过程中的时间延迟。

一种基于渐变编码的VR头盔的移动延迟测量方法，使用的测量装置包括第一光敏传感器(1)、VR头盔(2)、载物台(3)、数控导轨(4)、导轨控制器(5)、光编码板(6)以及第二光敏传感器(7)；数控导轨(4)的一侧放置光编码板(6)；数控导轨(4)的载物台(3)在导轨控制器(5)的控制下可沿轨道直线运动，第一光敏传感器(1)和VR头盔(2)固定在载物台(3)上，其中，第一光敏传感器(1)在跟随载物台(3)运动过程中可感知光编码板(6)上的图案，第二光敏传感器(7)固定在VR头盔(2)的显示窗口上；

所述光编码板(6)由多个灰度渐变图案沿导轨(4)行程方向拼接而成，每个灰度渐变图案的一端为黑色，另一端为白色，中间灰度连续渐变；相邻两个灰度渐变图案相对于分界线对称；

所述移动延迟测量方法具体步骤如下：

步骤1、先控制载物台(3)从初始位置沿数控导轨(4)匀速运动，VR头盔(2)时刻计算自身位置；

步骤2、在载物台(3)运动过程中，第一光敏传感器(1)感知光编码板(6)上的灰度渐变图案，并根据图案的灰度值大小生成模拟电压信号；在感知到电压信号最大值和最小值的时刻，VR头盔(2)计算出在各时刻的自身位置，并记录下来；其中，位置包括两种，最大值时刻对应黑到白位置，最小值时刻对应白到黑位置；

步骤3、完成整个运动后，得到一组VR头盔(2)的位置数据集；

步骤4、然后控制载物台(3)再次从初始位置开始移动，运动过程VR头盔(2)时刻计算自身位置，同时记录第一光敏传感器(1)与第二光敏传感器(7)返回的数据；