[发明专利]一种虚拟现实头戴显示设备的移动延迟测量方法

权利要求书

1.一种虚拟现实头戴显示设备的移动延迟测量方法，其特征在于，使用的测量装置包括第一光敏传感器(1)、头戴显示设备(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)，光编码板(6)上设置有编码图形，编码图形为间隔排列的黑白条纹；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)和头戴显示设备(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)运动过程可感知光编码板(6)上的黑白条纹；第二光敏传感器(7)固定在头戴显示设备(2)的显示窗口上；

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，头戴显示设备(2)实时计算自身位置；

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)上的黑白条纹，在感知到黑条纹转变到白条纹，以及白条纹转变到黑条纹的转换时刻，头戴显示设备(2)计算出在各个转换时刻的自身位置，并记录下来；其中，自身位置包括两种：黑条纹转变到白条纹的位置定义为黑到白位置，白条纹转变到黑条纹的位置定义为白到黑位置；

步骤3、完成运动后，得到一组头戴显示设备(2)的位置数据集；

步骤4、控制载物台(3)再次从初始位置开始匀速移动，运动过程中头戴显示设备(2)实时计算自身位置，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；

步骤5、根据之前记录的位置数据集，头戴显示设备(2)结合计算的自身当前位置信息，头戴显示设备(2)显示对应的黑白画面，即：当计算的位置为白到黑位置，向头戴显示设备(2)输出黑色图案；当计算的位置为黑到白位置，向头戴显示设备(2)输出白色图案；其上的第二光敏传感器(7)在此过程中，感知头戴显示设备(2)的显示窗口输出的黑白图像，当感知到白色图像时，第二光敏传感器(7)返回高电平，当感知到黑色图像时，第二光敏传感器(7)返回低电平；

步骤6、与此同时，第一光敏传感器(1)在移动过程中感知光编码板(6)上的编码图形，感知到白色条纹时，第一光敏传感器(1)返回高电平，当感知到黑色条纹时，第一光敏传感器(1)返回低电平；

步骤7、完成移动后，得到两组方波信号：由第一光敏传感器(1)返回的波形称之为参考波形，由第二光敏传感器(7)返回的波形称之为检测波形；

步骤8、计算检测波形相对于参考波形的时间延迟Δt，即为头戴显示设备(2)的时间延迟。

2.如权利要求1所述的一种虚拟现实头戴显示设备的移动延迟测量方法，其特征在于，所述步骤8中，对参考波形和检测波形进行线性拟合，然后进行采样，具体方法为：

A、从左到右依次给光编码板(6)上编码区部分的黑白条纹图案的分界线赋予编号，基于光编码板(6)获得的参考波形、与参考波形对应的检测波形的各个跳变沿也对应取得编号；

B、以时间为x轴，编号为y轴建立坐标系，以参考波形方波跳变沿的时间信息为x坐标，以跳变沿的编号值为y坐标，以此在坐标系中绘制得到表征跳变沿编号和时间的离散点；同理，得到检测波形各跳变沿对应的离散点；

C、分别对两组离散点进行线性拟合，得到两条曲线，通过对y值进行设定步长的采样，得到同一y值下两曲线间x轴的坐标差值，即检测波形相对于参考波形的一个延迟时间数据；对y轴有效区间进行多次采样后，得到多个延迟时间数据并求取均值，即得到头戴显示设备(2)的精确时间延迟量。

3.如权利要求1或2所述的一种虚拟现实头戴显示设备的移动延迟测量方法，其特征在于，控制载物台(3)在导轨(4)上反复运动，获得多条参考波形和检测波形曲线，由此得到多个延迟Δt，取平均后，均值作为头戴显示设备(2)的精确时间延迟量。

4.如权利要求3所述的一种虚拟现实头戴显示设备的移动延迟测量方法，其特征在于，在光编码板(6)的编码图形两端各设置一个信息头，由黑白条纹按一定排布顺序组合而成；在载物台(3)正向移动和反向移动经过信息头时，第一光敏传感器(1)感知到两个信息头的不同编码，由此区分载物台(3)的运动方向。