[发明专利]基于手指动作捕捉控制的向双眼直接投影式小型影音设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种向双眼直接投射3D影像并且通过3D摄像头进行拍摄以及手指动作捕捉控制的鼻戴式小型影音设备。

背景技术

个人电子设备的显示技术从最初的发光二极管示意显示到LCD字符显示再到液晶彩色显示经历了显示内容从简单单调到复杂丰富的发展过程，目前以美国苹果公司的所谓视网膜显示屏最为高端。但以视网膜显示屏为例，其突出特点为显示分辨率超过了人眼分辨能力，然而这仍然只能看作是一个量的提升，在显示领域目前并没有出现类似于从字符显示屏到彩色显示屏那样具有质的跨越的产品。再看另一种显示技术——投影，其突出特点为可以实现大尺寸显示，而且正朝着设备小型化、便携化和影像高亮度及高清晰度发展。但投影的缺点在于虽然投影设备本身尺寸与其可产生的影像尺寸来说并不算大，但由于正常成像时投影仪和幕布间需要留有一定距离这使其所需的整体空间尺寸却很可观。而就成像内容来看，目前无论是彩色显示屏还是投影都以二维图像为主。但由于三维图像拥有比二维图像更真实的感官体验，这使得显示屏和投影设备提供商都在各自领域内向着三维方向发力。显示屏方面的 3D显示技术主要有裸眼式和眼镜式两种，前者的优点是摆脱了眼镜的束缚，但缺点是在分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足；而后者的优缺点与前者大致相反。在投影方面则主要是传统的3D投影机+3D眼镜技术，其感官体验效果突出，但目前主要应用于3D 电影院，还未向个人用户方面普及。

一些科技公司也试图在传统的显示屏成像和投影成像的旧有壁垒之间找到新的突破点。例如日本索尼公司研发了头戴式的3D显示设备，由于采用了“双显示屏3D技术”，其3D 显示效果非常出色，但其产品尺寸较大且价格高昂。而美国谷歌公司研发的所谓“扩展现实”产品google glass则将产品外形做的和眼镜相似，并且以一块投影屏代替传统的眼镜镜片，通过将投影屏显示的电子图像和自然实景结合的方式给用户带来了全新的使用体验。不过 google glass主要缺点是不支持3D成像，使得使用者不能获得逼近真实的3D图像体验；并且设备的控制使用的是触控键和晃动头部的方式，虽然也支持语音控制，但其总体控制方式相对生硬；此外近视使用者无法将google glass与近视眼镜一同使用，同时由于有屏幕的存在使其使用体验类似于视力正常的人佩戴眼镜，使用舒适度和成像自然度欠佳。

从人眼成像原理来看。无论是外界物体产生的实景图像还是液晶屏或者投影幕布产生的电子虚像，大脑获得这些图像信息的原理都是相同的，即来自图像源的光线透过晶状体刺激视网膜感光细胞从而使大脑感知这些图像信息，并且左右眼获得的图像信息并不完全相同，这是产生立体图像的关键。由此可见若电子图像的光线信息和实景图像的光线信息同时投射到眼睛上并且电子图像也投射左右眼不同的3D光线信息则电子信息和实景信息将完全混合，带给使用者完全真实的感官体验。

就控制方式来看。电子设备的控制经历了按钮、键盘+鼠标式和触摸屏等发展过程。目前最前沿的是动作捕捉控制技术，微软的xbox360游戏机和任天堂的wii游戏机等所谓的体感游戏机使用的就是基于摄像头的动作捕捉控制技术。但是动作捕捉控制技术目前并未在其他个人电子设备中大量普及，目前电脑控制仍然采用键盘+鼠标式而手机等则主要以触摸屏为主。动作捕捉控制由于在硬件上主要基于摄像头完成，并没有引入其他硬件，因而硬件开销较小。同时动作捕捉控制的触发源是人体动作，智能程度较高同时也具有优异的用户体验，是非常有前途的人机交互手段。目前动作捕捉的硬件基础是普通摄像头，而3D摄像头获得的图像信息中包含有空间深度信息，这是普通摄像头所不具备的，若是基于3D摄像头进行动作捕捉控制则可以获得更为精准的空间动作控制效果。

现在的摄像设备几乎全都基于普通二维摄像头，虽然摄像头像素已经有相当大的提升，但由于真实世界是三维的，普通摄像头获取的图像信息中重要的立体信息缺失使得它的应用前景受到很大限制。现在很多厂商都开始研发3D摄像头，而中国台湾的HTC公司已经在他们研发的一款手机上嵌入3D摄像头。由于只有3D成像和3D摄像同时发展起来才能使3D技术在个人电子设备领域大面积普及，这决定了3D摄像头将是未来人们获取图像的主流设备。

为了克服目前显示设备领域所存在的显示内容以2D为主而3D显示设备复杂昂贵且没有合适的控制技术相配套的问题，本专利提出了将3D图像直接投向左右眼并通过3D摄像头进行手指动作捕捉以实现3D虚拟触摸控制，旨在达到显示和控制全3D化的目的。

发明内容

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：