[发明专利]一种基于渐变编码的VR头盔的转动延迟测量方法

说明书

本发明公开了一种基于渐变编码的VR头盔的转动延迟测量方法，采用转台带动VR头盔转动，VR头盔下方设置光编码盘，光编码盘上分成等间隔的扇形区域，扇形区域由灰度渐变图案填充；过光敏传感器感知渐变图案的光强，在感知到相邻两图案的分界线时，VR头盔感知自身转动角度；VR头盔再次运动时，VR头盔感知到自身转动到图案分界线的角度时，根据图案的颜色给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头盔的转动延迟测量方法。

背景技术

VR头盔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-End Delay ofVirtual 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头盔的转动延迟测量方法，可以通过简单的设备准确测量VR头盔的转动延迟。

一种基于渐变编码的VR头盔的转动延迟测量方法，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)、转台(4)、控制器(5)、光编码盘(6)以及第二光敏传感器(7)；

所述光编码盘(6)上分成等间隔的扇形区域，扇形区域由灰度渐变图案填充，其中，灰度渐变图案的灰度渐变规则为：从扇形区域的一侧边界开始到另一侧边界结束，随着扇形张角的增大，灰度值连续渐变；相邻两个区域的图案以边界为轴呈轴对称布置；

载物台(3)固定在转台(4)伸出的中心转轴上，转台(4)由控制器(5)控制转动，VR头盔(2)可在载物台(3)的带动下与转台(4)同轴转动；第二光敏传感器(7)固定在VR头盔(2)的显示窗口上，用来感知VR头盔(2)显示的图案颜色；光编码盘(6)放置在载物台(3)之下，并由支架支撑；第一光敏传感器(1)固定在载物台(3)上，光敏头朝下，可感知光编码盘(6)上的图案颜色，并根据颜色的灰度值大小返回模拟电压信号；

所述转动延迟测量方法具体步骤如下：

步骤1、先控制转台(4)从初始位置匀速运动一圈，VR头盔(2)时刻计算自身转动的角度；

步骤2、在载物台(3)转动过程中，第一光敏传感器(1)感知编码盘6上的灰度渐变图案，并根据图案的灰度值大小生成电压模拟信号；在感知到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转动角度，并记录下来；其中，转动角度包括两种，最大值时刻对应黑到白转动角度，最小值时刻对应白到黑转动角度；

步骤3、转台完成一周的转动后，最终得到一组VR头盔(2)的转动角度数据集；