[发明专利]一种基于光栅尺的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光栅尺的VR头盔的移动延迟测量方法，采用导轨带动VR头盔运动，在导轨一侧设置光栅尺，并对光栅尺等间隔分段进行编码；VR头盔运动过程中解算光栅尺上分段的编码转变时刻的自身位置；VR头盔再次运动时，在编码转变时刻给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；根据光栅尺上分段编码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头盔的光栅尺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；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，具体涉及一种基于光栅尺的VR头盔的移动延迟测量方法。

背景技术

头戴显示设备(HMD或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 MeasureEnd-to-End Delay 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基于光栅尺的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头盔的移动延迟。

一种基于光栅尺的VR头盔的移动延迟测量方法，使用的测量装置包括光敏传感器(1)、VR头盔(2)、载物台(3)、数控导轨(4)、导轨控制器(5)、光栅尺(6)以及上位机；光敏传感器(1)固定在VR头盔(2)的显示窗口上；光栅尺(6)沿导轨(4)的行程方向布置，用于反馈载物台(3)的实时位置至上位机；光栅尺(6)的量程等间隔分为多段，将各段依次赋予1和0的二进制编码值，即编码0和1间隔对应在各段上；将各段对应的编码值与相邻两段之间的分隔位置作为编码位置数据集记录在上位机中；

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，光栅尺(6)返回载物台(3)的实时位置信息并报给上位机，当光栅尺(6)返回每个间隔位置信息时，上位机根据存储的编码位置数据集，确定该间隔位置左、右两段对应的编码值，并将左段为1、右段为0的间隔位置定义为1-0位置，将左段为0、右段为1的间隔位置定义为0-1位置；同时，每次感知到1-0位置或者0-1位置时，上位机读取在该位置时VR头盔(2)计算出的自身位置，并记录下来；

步骤3、完成整个运动后，最终得到一组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匀速移动，VR头盔(2)计算当前自身位置；上位机同时开始记录光栅尺(6)返回的位置信息与光敏传感器(1)返回的数据；