头戴式显示器及其摄像头的调节方法与流程

本技术涉及智能穿戴设备，尤其涉及一种头戴式显示器及其摄像头的调节方法。

背景技术：

1、虚拟现实(virtual reality，以下简称vr)设备包括用于模拟人眼的双目摄像头，通过双目摄像头可以实现vr设备的一些功能，例如实景显示、slam(simultaneouslocalization and mapping，即时定位与地图构建)或人机交互等。上述功能的实现均依赖于双目摄像头拍摄到的高质量图像。

2、为了使双目摄像头拍摄到更多的场景以覆盖更大的拍摄范围，通常会选用较大视场角(field of view，缩写，fov)的摄像头，例如采用fov大于120度的鱼眼摄像头，或者，增加摄像头的数量。

3、但是，较大fov的摄像头拍摄的图像会出现较为严重的畸变，影响拍摄质量和识别速度；而更多数量的摄像头会增加识别算法的复杂程度，还会增加产品的成本。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种头戴式显示器及其摄像头的调节方法，用于在保证双目摄像头覆盖更大的拍摄范围的基础上，提高拍摄质量、识别速度以及降低成本。

2、本技术的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，提供了一种头戴式显示器，该头戴式显示器包括壳体、第一摄像头、第二摄像头、调节机构以及控制装置。

4、其中，第一摄像头与第二摄像头沿第一方向间隔设置；调节机构安装于壳体内第一摄像头与第二摄像头安装在调节机构上；在调节机构的驱动下，第一摄像头和第二摄像头能够绕与第二方向平行的轴线转动，第二方向垂直于第一方向。

5、控制装置安装于壳体内，第一摄像头、第二摄像头和调节机构均与控制装置耦接。

6、控制装置被配置为判断头戴式显示器是否满足预设工作条件，在判断结果为不满足预设工作条件的情况下，向调节机构发送调节信号；调节机构被配置为接收调节信号，并根据调节信号驱动第一摄像头和第二摄像头转动，直至头戴式显示器满足预设工作条件。

7、在本技术实施例提供的头戴式显示器中，包括用作双目摄像头的第一摄像头与第二摄像头，驱动第一摄像头与第二摄像头转动的调节机构以及控制调节机构的控制装置。调节机构可以根据控制装置发送的调节信号，驱动第一摄像头和第二摄像头转动，第一摄像头和第二摄像头的转动可以改变双目拍摄区的位置，从而扩大了双目拍摄区的覆盖范围，能够拍摄到更多的场景，获取更多的数据信息。在双目拍摄区的位置改变的过程中，双目共视区的位置也随之改变，从而也扩大了双目共视区的覆盖范围。

8、在一些实施例中，该调节机构包括安装支架、第一支架、第二支架与第一驱动装置。

9、其中，安装支架为壳体的一部分或相对于壳体的分体结构，分体结构安装在壳体上；第一支架与第二支架沿第一方向间隔设置，且可转动地安装在安装支架上，第一摄像头安装在第一支架上，第二摄像头安装在第二支架上。

10、第一驱动装置安装在安装支架上，第一驱动装置与控制装置耦接，并被配置为：在控制装置的控制下，驱动第一支架绕与第二方向平行的第一轴线转动，以带动第一摄像头转动；驱动第二支架绕与第二方向平行的第二轴线转动，以带动第二摄像头转动。

11、在本技术实施例提供的头戴式显示器中，通过第一驱动装置驱动第一支架和第二支架转动，以带动驱动第一摄像头和第二摄像头转动。如此设计，一方面能够为第一摄像头和第二摄像头提供单独的安装结构，方便安装与拆卸，避免第一摄像头和第二摄像头在安装与拆卸过程中影响第一驱动装置；另一方面，能够避免第一驱动装置直接驱动第一摄像头和第二摄像头，从而对第一摄像头和第二摄像头具有一定的保护作用。

12、在一些实施例中，第一驱动装置包括第一电机与第一传动机构。

13、第一电机安装在安装支架上，与控制装置耦接，且能够在控制装置的控制下动作。

14、第一传动机构连接第一电机与第一支架以及连接第一电机与第二支架，被配置为在第一电机的驱动下带动第一支架和第二支架转动。

15、其中，第一传动机构为齿轮齿条传动机构、蜗轮蜗杆机构、同步带传动机构或齿轮传动机构。

16、在本技术实施例提供的头戴式显示器中，可以采用齿轮齿条传动机构、蜗轮蜗杆机构、同步带传动机构或齿轮传动机构等传动机构驱动第一支架和第二支架转动，能够适配不同的应用场景，适应性较好。

17、在一些实施例中，第一传动机构为齿轮齿条传动机构，齿轮齿条传动机构包括第一齿轮、第一齿条、第二齿轮与第二齿条。

18、其中，第一齿轮与第一支架相连，且能够绕第一轴线可转动地安装在安装支架上；第一齿条与第一齿轮啮合，被配置为在第一电机的驱动下沿第一方向作直线运动，以驱动第一齿轮转动。

19、第二齿轮与第二支架相连，且能够绕第二轴线可转动地安装在安装支架上；第二齿条与第二齿轮啮合，被配置为在第一电机的驱动下沿第一方向作直线运动，以驱动第二齿轮转动。

20、在第一齿条和第二齿条沿第一方向的相同方向作直线运动的情况下，第一齿轮和第二齿轮同向转动，以带动第一支架和第二支架同向转动；

21、在第一齿条和第二齿条沿第一方向的相反方向作直线运动的情况下，第一齿轮和第二齿轮反向转动，以带动第一支架和第二支架反向转动。

22、在本技术实施例提供的头戴式显示器中，采用齿轮齿条传动机构作为第一驱动装置的传动机构，有利于准确、可控得控制第一支架和第二支架的转动方向与转动角度，也即有利于准确、可控得控制第一摄像头和第二摄像头的转动方向与转动角度。

23、另外，采用上述实施例中的调节机构，既可以驱动第一摄像头和第二摄像头同向转动，又可以驱动第一摄像头和第二摄像头反向转动；在第一摄像头和第二摄像头在同向转动的过程中，第一摄像头和第二摄像头形成的双目拍摄区在第一方向上移动，从而使得双目拍摄区的覆盖范围在第一方向上得到扩展，双目共视区跟随双目拍摄区运动，使得双目共视区的覆盖范围在第一方向上也得到扩展。在第一摄像头和第二摄像头在反向转动的过程中，双目拍摄区的大小发生改变，双目共视区的大小也跟着双目共视区的大小发生改变。由此可以看出，采用本技术实施例提供的调节机构，既可以改变双目共视区和双目拍摄区的位置，也能够改变双目共视区和双目拍摄区的大小。

24、在一些实施例中，第一电机包括与第一齿条相连的第一子电机以及与第二齿条相连的第二子电机，第一子电机和第二子电机被配置为驱动第一齿条和第二齿条沿第一方向的相同方向或相反方向作直线运动。

25、在一些实施例中，第一电机包括与第一齿条相连的第一驱动端以及与第二齿条相连的第二驱动端，第一驱动端和第二驱动端属于同一电机，被配置为驱动第一齿条和第二齿条沿第一方向的相同方向或相反方向作直线运动。

26、在一些实施例中，安装支架为相对于壳体的分体结构，且绕与第一方向平行的第三轴线可转动地安装在壳体上。

27、调节机构还包括与控制装置耦接的第二驱动装置，第二驱动装置被配置为在控制装置的控制下，驱动安装支架绕第三轴线转动，以带动第一摄像头和第二摄像头共同绕沿第三轴线转动。

28、如此设计，使得双目拍摄区与双目共视区的覆盖范围在第二方向上得到扩展，从而进一步扩大了双目拍摄区与双目共视区的覆盖范围。

29、在一些实施例中，第二驱动装置包括第二电机与第二传动机构，第二电机安装在壳体上，与控制装置耦接，且能够在控制装置的控制下动作。

30、第二传动机构连接第二电机与安装支架，被配置为在第二电机的驱动下带动安装支架转动；

31、其中，第二传动机构为齿轮齿条传动机构、蜗轮蜗杆机构、同步带传动机构或齿轮传动机构。

32、在本技术实施例提供的头戴式显示器中，第二传动机构可以采用齿轮齿条传动机构、蜗轮蜗杆机构、同步带传动机构或齿轮传动机构等，能够适配不同的应用场景，结构简单、可靠性好，并且有利于准确、可控得控制安装支架的转动方向与转动角度。

33、在一些实施例中，第一支架上安装有第一滑动端，壳体设置有与第一滑动端滑动配合的第一滑槽；在第一滑动端在第一滑槽内滑动的情况下，第一支架能够绕第一轴线转动。

34、第二支架上安装有第二滑动端，壳体设置有与第二滑动端滑动配合的第二滑槽；在第二滑动端在第二滑槽内滑动的情况下，第二支架能够绕第二轴线转动。

35、在本技术实施例提供的头戴式显示器中，第一支架和第二支架通过滑动的方式与壳体配合，能够对第一支架与第二支架的转动起到一定的限制和支撑作用，提高第一支架和第二支架转动的可靠性。

36、在一些实施例中，该调节机构还包括第三支架、第三驱动装置、第四支架及第四驱动装盒子。

37、其中，第三支架绕第四轴线可转动地安装在第一支架上，第一摄像头安装在第三支架上；第三驱动装置安装在第一支架上，第三驱动装置与控制装置耦接，并在控制装置的控制下驱动第三支架绕第四轴线转动，第三支架转动带动第一摄像头转动。

38、第四支架绕第五轴线可转动地安装在第二支架上，第二摄像头安装在第四支架上；第四驱动装置安装在第二支架上，第四驱动装置与控制装置耦接，并在控制装置的控制下驱动第四支架绕第五轴线转动，第四支架转动带动第二摄像头转动。

39、其中，第四轴线和第五轴线均垂直于第二方向。

40、如此设计，使得双目拍摄区与双目共视区的覆盖范围在第二方向上得到扩展，从而进一步扩大了双目拍摄区与双目共视区的覆盖范围。

41、在一些实施例中，第三驱动装置包括第三电机和第三驱动轴，第三驱动轴可转动地安装在第一支架上，第三支架安装在第三驱动轴上；第三电机与第三驱动轴的一端相连；第三驱动轴中与第三电机相对的端部和第三电机分别位于第一滑槽内，作为两个第一滑动端。

42、第四驱动装置包括第四电机以及第四驱动轴，第四驱动轴可转动安装在第二支架上，第四支架安装在第四驱动轴上；第四电机与第四驱动轴的一端相连；第四驱动轴中与第四电机相对的端部和第四电机分别位于第二滑槽内，作为两个第二滑动端。

43、如此设计，在第三驱动装置和第四驱动装置能够驱动转动的同时，还被用于滑动配合的滑动端，具有不同的作用，实现不同的功能，从而能够简化调节机构的结构。

44、在一些实施例中，头戴式显示器还包括与控制装置耦接的眼球追踪装置，眼球追踪装置被配置为检测用户的眼球运动信息，眼球运动信息包括眼球运动角度与眼球运动方向。通过设置眼球追踪装置，能够捕捉用户的眼球运动，获取用户的视线方向及其变化，从而为驱动第一摄像头和第二摄像头提供参考。

45、在一些实施例中，调节机构还包括与控制装置耦接的角度传感器，角度传感器被配置为检测第一摄像头和/或第二摄像头的转动角度；控制装置被配置为根据角度传感器的检测结果，控制调节机构驱动第一摄像头和/或第二摄像头转动至目标位置。通过设置角度传感器，能够第一摄像头和/或第二摄像头的转动位置，为驱动第一摄像头和第二摄像头提供参考。

46、在一些实施例中，预设工作条件包括以下条件中的至少一种：

47、预测位于目标区域的目标对象在预设时间后仍处于目标区域；

48、双目拍摄区的位置与用户的视线方向相匹配；以及

49、双目共视区的大小与目标共视区的大小相等；

50、其中，第一摄像头和第二摄像头的拍摄区域合并形成双目拍摄区，第一摄像头和第二摄像头的拍摄区域重叠的部分形成双目共视区；目标区域为双目拍摄区的部分或全部。

51、本技术实施例提供的头戴式显示器可以应用在不同的场景，解决目标追踪、视线追踪以及双目共视区调节等问题。

52、在一些实施例中，头戴式显示器为增强现实头戴式显示器、虚拟现实头戴式显示器或混合现实头戴式显示器。本技术实施例提供的一种头戴式显示器可以应用在vr/ar/mr系统中，实现vr/ar/mr功能，并且在vr/ar/mr系统中，均可以实现扩大拍摄范围的技术效果。

53、第二方面，本技术实施例提供了一种摄像头的调节方法，应用于头戴式显示器，头戴式显示器包括壳体、第一摄像头、第二摄像头与调节机构，调节机构安装在壳体内，第一摄像头与第二摄像头沿第一方向间隔安装在调节机构上；在调节机构的驱动下，第一摄像头和第二摄像头能够绕与第二方向平行的轴线转动，其中，第二方向垂直于第一方向。

54、该调节方法包括：

55、判断头戴式显示器是否满足预设工作条件；

56、在判断结果为不满足预设工作条件的情况下，控制调节机构驱动第一摄像头和第二摄像头转动，直至头戴式显示器满足预设工作条件。

57、在一些实施例中，预设工作条件包括以下条件中的至少一种：

58、预测位于目标区域的目标对象在预设时间后仍处于目标区域；

59、双目拍摄区的位置与用户的视线方向相匹配；以及

60、双目共视区的大小与目标共视区的大小相等；

61、其中，第一摄像头和第二摄像头的拍摄区域合并形成双目拍摄区，第一摄像头和第二摄像头的拍摄区域重叠的部分形成双目共视区；目标区域为双目拍摄区的部分或全部。

62、本技术实施例提供的头戴式显示器可以应用在不同的场景，解决目标追踪、视线追踪以及双目共视区调节等问题。

63、在一些实施例中，预设工作条件为预测位于目标区域的目标对象在预设时间后仍处于目标区域；

64、判断头戴式显示器是否满足预设工作条件，包括：

65、获取第一摄像头和第二摄像头拍摄的连续帧图像，其中，连续帧图像中包含位于目标区域中目标对象；

66、基于连续帧图像，得到目标对象的运动轨迹与运动速度；

67、根据目标对象的运动轨迹与运动速度，预测目标对象在预设时间后是否运动出目标区域；

68、在预测结果为目标对象未运动出目标区域的情况下，判定为满足预设工作条件；

69、在预测结果为目标对象运动出目标区域的情况下，判定为不满足预设工作条件；

70、在判断结果为不满足预设工作条件的情况下，控制调节机构驱动第一摄像头和第二摄像头转动，直至头戴式显示器满足预设工作条件，包括：

71、根据目标对象的运动轨迹与运动速度得到第一运动参数；

72、基于第一运动参数，控制调节机构驱动第一摄像头和第二摄像头同向转动，使目标对象始终处于目标区域。

73、其中，第一运动参数包括第一摄像头和第二摄像头的转动方向和转动角度，转动方向和转动角度根据目标对象的运动轨迹与运动速度计算得到。

74、在一些实施例中，目标区域为与双目共视区的中心重合，且视场角小于共视区的区域。

75、在一些实施例中，双目共视区的视场角为α，目标区域的视场角为0.3α至0.8α。

76、在一些实施例中，目标对象包括用作交互工具的用户的手部、握持物、指环和手环中的至少一种。

77、在一些实施例中，头戴式显示器还包括与控制装置耦接的眼球追踪装置，眼球追踪装置被配置为检测用户的眼球运动信息，眼球运动信息包括眼球运动角度与眼球运动方向；

78、预设工作条件为双目拍摄区的位置与用户的视线方向相匹配；

79、判断头戴式显示器是否满足预设工作条件，包括：

80、利用眼球追踪装置获取用户的眼球运动信息；

81、根据眼球运动信息，判断用户的视线方向是否发生变化；

82、在用户的视线方向未发生变化时，判定为满足预设工作条件；

83、在用户的视线方向发生变化时，判定为不满足预设工作条件；

84、在判断结果为不满足预设工作条件的情况下，控制调节机构驱动第一摄像头和第二摄像头转动，直至头戴式显示器满足预设工作条件，包括：

85、根据眼球运动信息得到第二运动参数；

86、基于第二运动参数，控制调节机构驱动第一摄像头和第二摄像头转动，使双目拍摄区的位置与用户的视线方向相匹配；

87、其中，第二运动参数包括第一摄像头和第二摄像头的转动方向和转动角度，转动方向和转动角度根据眼球运动信息计算得到。

88、在一些实施例中，预设工作条件为双目共视区的大小与目标共视区的大小相等；

89、判断头戴式显示器是否满足预设工作条件，包括：

90、获取双目共视区的大小和目标共视区的大小；

91、在双目共视区与目标共视区相等时，判定为满足预设工作条件；

92、在双目共视区与目标共视区不相等时，判定为不满足预设工作条件；

93、在判断结果为不满足预设工作条件的情况下，控制调节机构驱动第一摄像头和第二摄像头转动，直至头戴式显示器满足预设工作条件，包括：

94、根据双目共视区与目标共视区的差值得到第三运动参数；

95、基于第三运动参数，控制调节机构驱动第一摄像头和第二摄像头反向转动，使共视区与目标共视区相等；

96、其中，第三运动参数包括第一摄像头和第二摄像头的转动方向和转动角度，转动方向和转动角度根据双目共视区与目标共视区的差值计算得到。

97、在一些实施例中，在头戴式显示器中，调节机构还包括与控制装置耦接的角度传感器，角度传感器被配置为检测第一摄像头和/或第二摄像头的转动角度；

98、调节方法还包括：

99、在控制调节机构运动过程中，获取角度传感器的角度检测结果；

100、根据角度检测结果，控制调节机构驱动第一摄像头和/或第二摄像头转动至目标位置。

101、第三方面，提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面中任一项所述的摄像头的调节方法。

102、第四方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面中任一项所述的摄像头的调节方法。

103、其中，第二方面至第四方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见第一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。