CN108415158A - 一种实现增强现实的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现增强现实的装置及方法，至少包括成像模块、第二处理模块；其中，成像模块，用于对虚拟图像光线进行成像；第二处理模块，用于对虚拟图像光线进行反射后进入视点，将来自外界的真实图像光线透射到视点。本发明提供的实现增强现实的装置简单地实现了增强现实。

Description

一种实现增强现实的装置及方法
技术领域
本发明涉及虚拟技术，尤指一种实现增强现实的装置及方法。
背景技术
增强现实(AR，Augmented Reality)技术能够把虚拟信息如物体、图片、视频、声音等融合在现实环境中，将现实世界丰富起来，构建一个更加全面、更加美好的世界。目前，增强现实呈现逐步发展趋势，谷歌，微软等著名科技企业开始在这方面研制相关设备装置。
增强现实在教育，娱乐，日常生活等方面处于启动阶段。
相关技术中，增强现实***主要包括：微型显示器、光波导、以及相关基带电路等、软件应用等。增强现实设备的硬件是通过两个微型显示器生成左右眼图像，该图像再通过光波导投射到人眼，这样，虚拟图像与透过光波导的现实图像叠加，实现了增强现实视觉效果。
目前的增强现实设备价格昂贵，普及困难。如何大幅度降低成本，是增强现实普及的关键。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种实现增强现实的装置及方法，能够简单实现增强现实。
为了达到本发明目的，本发明提供了一种实现增强现实的装置，包括：成像模块、第二处理模块；其中，
成像模块，用于对虚拟图像光线进行成像；
第二处理模块，用于对虚拟图像光线进行反射后进入视点，将来自外界的真实图像光线透射到视点。
可选地，所述成像模块为镜片组，包括左镜片和右镜片；
所述第二处理模块为包括左半透镜和右半透镜的半透镜；所述第二处理模块具体用于：
左半透镜对来自左镜片的所述虚拟图像光线进行反射后进入左视点，右半透镜对来自右镜片的所述虚拟图像光线进行反射后进入右视点；左半透镜将所述真实图像光线透射后进入左视点，右半透镜将所述真实图像光线透射后进入右视点。
可选地，所述装置还包括：第一处理模块，用于调整所述虚拟图像光线的传播方向后进入所述成像模块。
可选地，所述第一处理模块为反射板。
可选地，所述装置还包括：调整模块，用于对所述真实图像光线的强度进行调整。
可选地，所述整模块为液晶膜片；或者光敏调光玻璃。
可选地，所述装置还包括：遮光模块，用于对所述真实图像的光线强度进行调整后，再进入所述第二处理模块。
可选地，所述装置还包括：保护模块，用于与所述遮光模块形成整体。
可选地，所述装置还包括，控制单元，用于对外界光线强度的感知，并转化为控制数据；
所述调整模块具体用于：根据来所述控制单元的控制数据，通过调整模块的电压控制电路调整给所述调整模块的电压，以控制调整模块的透光率。
本发明还提供了一种实现增强现实的方法，包括：
对虚拟图像光线进行成像；
对虚拟图像光线进行反射后进入视点；将来自外界的真实图像光线透射到视点。
可选地，所述方法之前还包括：调整所述虚拟图像光线的传播方向后进行所述成像处理。
可选地，所述方法还包括：
对所述虚拟图像光线的强度和/或所述来自外界的真实图像光线的强度进行调整。
可选地，通过对液晶膜片、或光敏调光玻璃的透光率、反射率的控制，实现对所述虚拟图像光线的强度和/或所述真实图像光线的强度的调整。
与现有技术相比，本申请技术方案至少包括成像模块、第二处理模块；其中，成像模块，用于对虚拟图像光线进行成像；第二处理模块，用于对虚拟图像光线进行反射后进入视点，将来自外界的真实图像光线透射到视点。本发明提供的实现增强现实的装置，简单地实现了增强现实。
可选地，本发明实施例中的第二处理单元采用半透镜实现，降低了增强现实的实现成本。
特别地，本发明利用智能终端如普及的智能手机作为增强现实***的虚拟图像的提供者，大幅度降低了增强现实***的准入门槛，有利于增强现实***的普及推广。
进一步地，为平衡在半透镜的虚拟图像光线与自然光外界的真实图像光线之间的反射强度，本发明通过光线传感器调整外界的进光量的液晶膜片，平衡了虚拟图像光线的亮度与外界真实图像的光线亮度。同时，光线感应器也可对虚拟图像光线的亮度进行调整。
特别地，上述光线传感器可以利用智能终端如普及的智能手机中设置的传感器。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实现增强现实的装置；
图2为本发明实现增强现实的***的第一实施例的组成结构示意图；
图3为本发明实现增强现实的***的第二实施例的组成结构示意图；
图4为本发明实现增强现实的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图1为本发明实现增强现实的装置，如图1所示，至少包括：成像模块、第二处理模块；其中，
成像模块，用于对虚拟图像光线进行成像。
第二处理模块，用于对虚拟图像光线进行反射后进入视点，将来自外界的真实图像光线透射到视点。
可选地，成像模块可以采用镜片组来实现。
可选地，第二处理模块可以采用半透镜来实现。
可选地，虚拟图像可以来自能产生虚拟显示图像的设备，如智能移动终端、掌上游戏机、微型平板电脑等。
通常，镜片组包括左镜片和右镜片；
通常，半透镜包括左半透镜和右半透镜，第二处理模块具体用于：左半透镜对来自左镜片的虚拟图像光线进行反射后进入左视点，右半透镜对来自右镜片的虚拟图像光线进行反射后进入右视点；左半透镜将真实图像光线透射后进入左视点，右半透镜将真实图像光线透射后进入右视点。
可选地，
本发明实现增强现实的装置还包括：第一处理模块，用于调整虚拟图像光线的传播方向后进入成像模块。
可选地，第一处理模块可以采用反射板来实现。
其中，调整可以包括：利用反射板调整虚拟图像光线传播方向，使得显示屏处于竖立状态。这种调整方式，一方面，使得移动终端的位置，偏向人的头部方向，调整了实现增强现实的装置的重心，从而让头戴装置时更加舒适；另一方面，调整后移动终端的前置摄像头拍摄方向与人眼视角处于同一方向，可拍摄人眼看到的图像，这样，如有必要，后置摄像头可拍摄人身后的图像，以实现监控人身后的环境。
可选地，
本发明实现增强现实的装置还包括：调整模块，用于对来自外界的真实图像光线的强度进行调整，比如：在高亮度自然环境下，调整外界的进光量，以平衡虚拟图像的亮度与真实图像的亮度。
具体地，
本发明实现增强现实的装置还包括，控制单元，用于对外界光线强度的感知，并转化为控制数据；相应地，
调整模块具体用于：根据来所述控制单元的控制数据，通过调整模块的电压控制电路调整给所述调整模块的电压，以控制调整模块的透光率。
实际应用中，控制模块可以利用智能终端如普及的智能手机中的光线传感器、相关软件、数据口等来实现。
可选地，调整模块可以采用液晶膜片来实现；也可以采用光敏调光玻璃来替换。
可选地，
本发明实现增强现实的装置还包括：
遮光模块，用于对外界真实环境的真实图像的光线强度进行调整后，再进入第二处理模块，或者再经由调整模块进入第二处理模块。
可选地，遮光模块可以采用遮光罩来实现。
可选地，遮光模块还用于：保护半透镜和液晶膜片，防止灰尘、外界的碰撞、触及等。
可选地，
本发明实现增强现实的装置还包括：保护模块，用于与遮光模块一起配合形成整体，防止灰尘进入半透镜，镜片组构成的腔体。
可选地，保护模块可以采用保护罩来自实现。
本发明提供的实现增强现实的装置简单，并采取兼容现成的智能移动终端完成图像处理及环境侦测，简单地实现了增强现实。
进一步地，由于采用半透镜作为核心部件，省去了价格昂贵的光波导镜片，降低了增强现实的实现成本。
特别地，本发明利用智能终端如普及的智能手机作为增强现实***的虚拟图像的提供者，大幅度降低了增强现实***的准入门槛，有利于增强现实***的普及推广。
进一步地，为平衡在半透镜的虚拟图像光线与自然光外界的真实图像光线之间的反射强度，本发明通过光线传感器调整外界的进光量的液晶膜片，平衡了虚拟图像光线的亮度与外界真实图像的光线亮度。同时，光线感应器也可对虚拟图像光线的亮度进行调整。
特别地，上述光线传感器可以利用智能终端如普及的智能手机中设置的传感器。
下面结合具体实施例对本发明实现增强现实的装置进行详细描述。
图2为本发明实现增强现实的***的第一实施例的组成结构示意图，第一实施例中，以智能手机为能产生虚拟显示图像的设备为例，如图2所示，第一实施例中的实现增强现实的***包括：
智能手机①，智能手机①的显示屏即为增强现实装置的图像显示屏。
进一步地，智能手机①的前后摄像头，传感器等，可以配合增强现实装置对虚拟图像光线的传播方向、来自外界的真实图像光线的强度等进行调整。
反射板②，用于调整智能手机①的显示屏显示的虚拟图像光线的传播方向。
结构支撑装置③，用于固定增强现实装置的组成单元。
镜片组④，用于将智能手机①的显示屏显示的内容进行成像；其中，镜片组④包括左眼镜片组，右眼镜片组。
遮光罩⑤，用于调整来自外界的真实图像光线进入人眼的强度，从而调整显示屏投射的虚拟图像的光线与来自外界的真实图像的光线。同时保护半透镜⑥和液晶膜片⑦，防止灰尘，外界碰撞触及等。
半透镜片⑥，用于反射智能手机①的显示屏形成的虚拟图像光线进入人眼，以及来自外界的真实图像光线进入人眼。其中，半透镜片⑥包括左半透镜片，右半透镜片。
进一步地，半透镜片⑥的透光率，反射率可根据整个***需要进行设置或调整。具体地，
利用智能手机①的光线感应传感器，感知外界光线的强度，通过智能手机①的相关软件运算，转化为控制数据，由智能手机①的数据口传递给液晶膜片⑦的偏压控制电路。液晶膜片⑦的偏压控制电路获得控制数据后，调整给液晶膜片⑦的电压，以控制液晶膜片⑦的透光率。
可选地，
第一实施例中的实现增强现实的***还包括：
液晶膜片⑦，可以设置在半透镜靠近遮光罩的一侧，用于调节光线亮度，在高亮度环境下，调整外界的进光量，以平衡智能手机①的显示屏形成的虚拟图像光线的亮度与来自外界的真实图像光线的亮度。
其中，液晶膜片⑦也可以用光敏调光玻璃来替换。
可选地，
第一实施例中的实现增强现实的***还包括：
保护罩⑧，与遮光罩⑤一起配合形成整体，以防止灰尘进入半透镜，镜片组构成的腔体。
在如图2所示的第一实施例中，智能手机①的显示屏显示左右格式的图像，由反射板②将左图像反射进入左镜片，并在左半透镜上发生再次反射后进入左眼；反射板②将右图像反射进入右镜片，并在右半透镜上发生再次反射后进入右眼。其光线传播路径如图2中的实线箭头所示。
来自外界的真实图像的自然光线通过遮光罩⑤，再通过左半透镜进入左眼、通过右半透镜进入右眼。其光线传播路径如图2中的虚线箭头所示。
半透镜片⑥将智能手机①的显示屏的虚拟图像光线，外界的真实景物图像的光线，通过反射、透射并叠加以形成增强现实图像进入视点。
进一步地，第一实施例中的智能手机①中的前后摄像头、各种传感器，用于捕获周边环境信息，并应用于增强现实图像处理中，以通过调整液晶膜片⑦的光线透射率、反射率，使人眼既能看清虚拟图像，也能看清真实图像。
图3为本发明实现增强现实的***的第二实施例的组成结构示意图，在第二实施例中，同样以智能手机为能产生虚拟显示图像的设备为例，第二实施例与第一实施例的区别在于，第二实施例中省略了反射板②。也就是说，在第二实施例中，智能手机①的显示屏显示的虚拟图像光线只经过半透镜片⑥的一次反射就进入视点。
本发明实现增强显示的装置可以应用在诸多场景下。比如，用户使用某种方式(如遥控器，语音识别，有线控制，或触摸板等)打开智能手机导航地图，佩戴上本发明提供的实现增强现实的装置，并调整到眼前合适的位置，增强现实的导航地图就叠加在了当前外界实景图像中了。
图4为本发明实现增强现实的方法的流程图，如图4所示，包括：
步骤400：对虚拟图像光线进行成像。
本步骤可以利用镜片组实现成像。
本步骤之前还包括：可以利用反射板调整虚拟图像光线的传播方向后在今昔你给成像处理。
步骤401：对虚拟图像光线进行反射后进入视点，将来自外界的真实图像光线透射到视点。
本步骤中，可以利用包括左半透镜和右半透镜的半透镜来实现，具体包括：左半透镜对来自左镜片的所述虚拟图像光线进行反射后进入左视点，右半透镜对来自右镜片的所述虚拟图像光线进行反射后进入右视点；左半透镜将所述真实图像光线透射后进入左视点，右半透镜将所述真实图像光线透射后进入右视点。
可选地，
本发明方法还包括：对虚拟图像光线的强度和/或对来自外界的真实图像光线的强度进行调整。其中，可以通过对液晶膜片、或光敏调光玻璃等的透光率、反射率的控制实现对虚拟图像光线的强度和/或真实图像光线的强度的调整。
具体地，以虚拟图像由智能终端的显示屏产生为例，对虚拟图像光线的强度和/或对来自外界的真实图像光线的强度进行调整包括：
利用智能终端的光线感应传感器，感知外界光线的强度，通过终端的相关软件运算，转化为控制数据，由终端的数据口传递给液晶膜片或光敏调光玻璃等的偏压控制电路。在偏压控制电路的控制下调整给液晶膜片或光敏调光玻璃的电压，以控制液晶膜片或光敏调光玻璃的透光率。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行本发明任一项的实现增强现实的方法。
以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种实现增强现实的装置，其特征在于，包括：成像模块、第二处理模块；其中，
成像模块，用于对虚拟图像光线进行成像；
第二处理模块，用于对虚拟图像光线进行反射后进入视点，将来自外界的真实图像光线透射到视点。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述成像模块为镜片组，包括左镜片和右镜片；
所述第二处理模块为包括左半透镜和右半透镜的半透镜；所述第二处理模块具体用于：
左半透镜对来自左镜片的所述虚拟图像光线进行反射后进入左视点，右半透镜对来自右镜片的所述虚拟图像光线进行反射后进入右视点；左半透镜将所述真实图像光线透射后进入左视点，右半透镜将所述真实图像光线透射后进入右视点。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第一处理模块，用于调整所述虚拟图像光线的传播方向后进入所述成像模块。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一处理模块为反射板。
5.根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：调整模块，用于对所述真实图像光线的强度进行调整。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述整模块为液晶膜片；或者光敏调光玻璃。
7.根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：遮光模块，用于对所述真实图像的光线强度进行调整后，再进入所述第二处理模块。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：保护模块，用于与所述遮光模块形成整体。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括，控制单元，用于对外界光线强度的感知，并转化为控制数据；
所述调整模块具体用于：根据来所述控制单元的控制数据，通过调整模块的电压控制电路调整给所述调整模块的电压，以控制调整模块的透光率。
10.一种实现增强现实的方法，其特征在于，包括：
对虚拟图像光线进行成像；
对虚拟图像光线进行反射后进入视点；将来自外界的真实图像光线透射到视点。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法之前还包括：调整所述虚拟图像光线的传播方向后进行所述成像处理。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述虚拟图像光线的强度和/或所述来自外界的真实图像光线的强度进行调整。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过对液晶膜片、或光敏调光玻璃的透光率、反射率的控制，实现对所述虚拟图像光线的强度和/或所述真实图像光线的强度的调整。
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