[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

说明书

本发明公开了一种虚拟现实头戴显示设备的移动延迟测量方法，采用导轨带动HMD运动，在导轨一侧设有光编码板，HMD运动过程中根据外设的光敏传感器感知光编码板上的黑白条纹并解算黑白条纹转换时刻的自身位置；HMD再次运动时，在黑白条纹转换的时刻给HMD输入对应的黑白图像，并用另一个光敏传感器感知黑白图像；根据两个光敏传感器感知黑白图像时输出的方波曲线，即可获得HMD的延迟时间；该方法使得HMD中的黑白图样与HMD的光编码图样能够进行虚实配准，不再有早期方法中手动对齐波形带来的误差；通过往返多次测量以及线性拟合的方式，极大的增加了测试数据样本，使得数据的期望更接近于真实的延迟时间。

技术领域

本发明属于虚拟现实设备技术领域，具体涉及一种虚拟现实头戴显示设备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HMD外壳与视窗上各固定一个光敏传感器，在显示屏与HMD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HMD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HMD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遮挡，HMD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HMD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虚拟现实头戴显示设备的移动延迟测量方法，可以通过简单的设备准确测量VR头盔的移动延迟。

一种虚拟现实头戴显示设备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)、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；