CN108362479B - 一种虚像像距测量系统和虚像像距的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种虚像像距测量系统和虚像像距的确定方法。系统包括拍摄装置、参考物体和量测装置；拍摄装置，用于处于第一拍摄位置时，在预设模式下对虚拟物体进行对焦，使虚拟物体在拍摄装置中清晰成像；参考物体，用于在拍摄装置处于第二拍摄位置且在对焦状态时，沿光轴移动，直至在拍摄装置中清晰成像；量测装置，用于标定参考物体在拍摄装置中清晰成像时，参考物体与拍摄装置之间的距离，距离为虚拟物体的虚像像距。本发明实施例使得确定虚像像距的方法简单易操作，能够满足虚拟现实设备和增强现实设备等显示设备的检测校正需求，解决了现有技术中确定虚像像距对设备要求较高的问题。

Description

一种虚像像距测量系统和虚像像距的确定方法

技术领域

本发明涉及虚拟技术领域，特别是涉及一种虚像像距测量系统和虚像像距的确定方法。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality，VR)和增强现实(Augmented Reality，AR)等显示设备所成的像都是虚像，其中虚像像距的测量是非常重要的。因为虚像像距直接影响到反畸变和空间位置深度的效果，在视觉上是最接近于显示设备的消费者感受的。如果虚像像距不正确，会直接影响到软硬件参数的匹配和显示设备的最终效果。

目前，确定虚像像距主要有以下方式：1.根据光学系统的成像公式得到虚像像距。2.采用透射式拍照对显示设备进行拍照，通过图像处理得出物距和虚像像距。3.在人眼处拍摄双目照片，通过立体视线辐辏角计算虚像像距。以上方案的缺点都是对设备要求较高，比如方式一对光学系统的组装精度要求较高，方式二对照射短波光的设备要求较高，方式三对拍摄立体视线的设备搭建要求较高。因此，找出一种对设备要求较低的确定虚像像距的方法成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种虚像像距测量系统和虚像像距的确定方法，以解决现有技术中确定虚像像距对设备要求很高的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种虚像像距测量系统，所述虚像像距测量系统用于测量显示设备显示的虚拟物体的虚像像距，所述系统包括拍摄装置、参考物体和量测装置；

所述拍摄装置具有第一拍摄位置和第二拍摄位置，在所述第一拍摄位置，所述显示设备位于所述拍摄装置的光轴上；在所述第二拍摄位置，所述参考物体位于所述拍摄装置的光轴上；

所述拍摄装置，用于处于所述第一拍摄位置时，在预设模式下对所述虚拟物体进行对焦，使所述虚拟物体在所述拍摄装置中清晰成像；

所述参考物体，用于在所述拍摄装置处于第二拍摄位置且在对焦状态时，沿所述光轴移动，直至在所述拍摄装置中清晰成像；

所述量测装置，用于标定所述参考物体在所述拍摄装置中清晰成像时，所述参考物体与所述拍摄装置之间的距离，所述距离为所述虚拟物体的虚像像距。

可选地，所述系统还包括导轨，所述拍摄装置设置在所述导轨上，所述导轨垂直于所述拍摄装置的光轴；

所述拍摄装置可沿所述导轨在所述第一拍摄位置与所述第二拍摄位置之间移动。

可选地，所述系统还包括旋转台，所述拍摄装置固定在所述旋转台上；

所述拍摄装置可随所述旋转台转动，在所述第一拍摄位置与所述第二拍摄位置之间切换。

可选地，所述显示设备、所述拍摄装置和所述参考物体的高度相同。

可选地，所述预设模式下所述拍摄装置的拍摄参数为最长焦距和最大光圈。

为了解决上述问题，本发明实施例还公开了一种虚像像距的确定方法，应用于如上述的虚像像距测量系统；

所述方法包括：

拍摄装置处于第一拍摄位置时，在预设模式下对显示设备显示的虚拟物体进行对焦，使所述虚拟物体在拍摄装置中清晰成像；

所述拍摄装置处于第二拍摄位置且在对焦状态时，沿所述光轴移动参考物体，直至所述参考物体在所述拍摄装置中清晰成像；

采用量测装置标定所述参考物体在所述拍摄装置中清晰成像时，所述参考物体与所述拍摄装置之间的距离，所述距离为所述虚拟物体的虚像像距。

可选地，所述拍摄装置设置在导轨上，所述导轨垂直于所述拍摄装置的光轴；

在所述沿所述光轴移动参考物体之前，所述方法还包括：

沿所述导轨移动所述拍摄装置，使所述拍摄装置的位置从所述第一拍摄位置移动至所述第二拍摄位置。

可选地，所述拍摄装置固定在旋转台上；

在所述沿所述光轴移动参考物体之前，所述方法还包括：

转动所述旋转台，使所述拍摄装置的位置从所述第一拍摄位置切换至所述第二拍摄位置。

可选地，所述显示设备、所述拍摄装置和所述参考物体的高度相同。

可选地，所述预设模式下所述拍摄装置的拍摄参数为最长焦距和最大光圈。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

虚像像距测量系统用于测量显示设备显示的虚拟物体的虚像像距，系统包括拍摄装置、参考物体和量测装置；拍摄装置具有第一拍摄位置和第二拍摄位置，在第一拍摄位置，显示设备位于拍摄装置的光轴上；在第二拍摄位置，参考物体位于所述拍摄装置的光轴上；拍摄装置处于第一拍摄位置时，在预设模式下对虚拟物体进行对焦，使虚拟物体在拍摄装置中清晰成像，即通过拍摄装置获得虚像像距。参考物体在拍摄装置处于第二拍摄位置且在对焦状态时，沿光轴移动，直至在拍摄装置中清晰成像，即将拍摄装置获得的虚像像距转换为参考物体与拍摄装置之间的距离。量测装置标定参考物体在拍摄装置中清晰成像时，参考物体与拍摄装置之间的距离，距离为虚拟物体的虚像像距。本发明实施例中，通过拍摄装置将虚拟物体的虚像像距转换为参考物体与拍摄装置之间的距离，使得确定虚像像距的方法简单易操作，能够满足虚拟现实设备和增强现实设备等显示设备的检测校正需求，解决了现有技术中确定虚像像距对设备要求较高的问题。

附图说明

图1示出了本发明实施例一提供的一种虚像像距测量系统的结构示意图之一；

图2示出了本发明实施例一提供的一种虚像像距测量系统的结构示意图之二；

图3示出了本发明实施例一提供的一种虚像像距测量系统的结构示意图之三；

图4示出了本发明实施例二提供的一种虚像像距的确定方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种虚像像距测量系统的结构示意图。所述虚像像距测量系统用于测量显示设备20显示的虚拟物体的虚像像距，所述系统包括拍摄装置101、参考物体102和量测装置103；

所述拍摄装置101具有第一拍摄位置S1和第二拍摄位置S2，在所述第一拍摄位置S1，所述显示设备20位于所述拍摄装置101的光轴上；在所述第二拍摄位置S2，所述参考物体102位于所述拍摄装置101的光轴上；

所述拍摄装置101，用于处于所述第一拍摄位置S1时，在预设模式下对所述虚拟物体进行对焦，使所述虚拟物体在所述拍摄装置101中清晰成像；

所述参考物体102，用于在所述拍摄装置101处于第二拍摄位置S2且在对焦状态时，沿所述光轴移动，直至在所述拍摄装置101中清晰成像；

所述量测装置103，用于标定所述参考物体102在所述拍摄装置101中清晰成像时，所述参考物体102与所述拍摄装置101之间的距离，所述距离为所述虚拟物体的虚像像距。

本实施例中，显示设备20显示虚拟物体，显示设备20包括但不限于虚拟现实设备和增强现实设备。

虚像像距测量系统用于测量虚拟物体的虚像像距，系统包括拍摄装置101、参考物体102和量测装置103，拍摄装置101可以在第一拍摄位置S1和第二拍摄位置S2之间切换。当拍摄装置101处于第一拍摄位置S1时，显示设备20位于拍摄装置101的光轴上；当拍摄装置101处于第二拍摄位置S2时，参考物体102位于拍摄装置101的光轴上。拍摄装置101包括但不限于相机，则拍摄装置101的光轴可以是相机镜头的光轴。

拍摄装置101处于第一拍摄位置S1时，在预设模式下对虚拟物体进行对焦，使得虚拟物体在拍摄装置101中清晰成像。可选地，所述预设模式下所述拍摄装置101的拍摄参数为最长焦距和最大光圈。其中，焦距和光圈是影响景深(Depth of Field，DOF)的重要因素，焦距越长，景深越浅；光圈越大，景深越浅。因此在最长焦距和最大光圈的预设模式下，可以得到最浅的景深。景深是指在摄影机镜头或其他成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。具体地，在聚焦完成后，在焦点前后的范围内都能够形成清晰的像，这一前一后的距离范围，就叫做景深。景深很浅时，拍摄物前后的距离范围则很小，因而可以较准确地确定拍摄物的位置。也就是说，本实施例中在景深很浅，且虚拟物体清晰成像时，可以准确地获得虚拟物体的虚像像距。

拍摄装置101处于第二拍摄位置S2且与上述相同的对焦状态时，参考物体102沿光轴移动，直至在拍摄装置101中清晰成像。可以理解的是，参考物体102在拍摄装置101中清晰成像时，将虚拟物体的虚像像距，转换为参考物体102与拍摄装置101之间的距离。

此时，采用量测装置103标定参考物体102与拍摄装置101之间的距离，即可得到虚拟物体的虚像像距。量测装置103可以是尺，也可以是红外线测距装置，本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

可选地，参考图2所示的虚像像距测量系统的结构示意图，所述系统还包括导轨104，所述拍摄装置101设置在所述导轨104上，所述导轨104垂直于所述拍摄装置101的光轴；

所述拍摄装置101可沿所述导轨104在所述第一拍摄位置S1与所述第二拍摄位置S2之间移动。

本实施例中，拍摄装置101在第一拍摄位置S1和第二拍摄位置S2之间切换，可以通过导轨104实现。具体地，将拍摄装置101设置在导轨104上，拍摄装置101沿导轨104移动。其中，导轨104垂直于拍摄装置101的光轴，可以确保虚像像距的准确性。

可选地，参考图3所示的虚像像距测量系统的结构示意图，所述系统还包括旋转台105，所述拍摄装置101固定在所述旋转台105上；

所述拍摄装置101可随所述旋转台105转动，在所述第一拍摄位置S1与所述第二拍摄位置S2之间切换。

本实施例中，拍摄装置101在第一拍摄位置S1和第二拍摄位置S2之间切换，还可以通过旋转台105实现。具体地，将拍摄装置101固定在旋转台105上，转动旋转台105时，拍摄装置101可随旋转台105转动，从而实现位置的切换。旋转台的转动角度可以是180°，也可以是90°，本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

可选地，所述显示设备20、所述拍摄装置101和所述参考物体102的高度相同。

本实施例中，显示设备20、拍摄装置101和参考物体102处于同一高度，可以确保成像效果，进而可以保证虚像像距的准确性。

综上所述，本发明实施例中，虚像像距测量系统用于测量显示设备显示的虚拟物体的虚像像距，系统包括拍摄装置、参考物体和量测装置；拍摄装置具有第一拍摄位置和第二拍摄位置，在第一拍摄位置，显示设备位于拍摄装置的光轴上；在第二拍摄位置，参考物体位于所述拍摄装置的光轴上；拍摄装置处于第一拍摄位置时，在预设模式下对虚拟物体进行对焦，使虚拟物体在拍摄装置中清晰成像，即通过拍摄装置获得虚像像距。参考物体在拍摄装置处于第二拍摄位置且在对焦状态时，沿光轴移动，直至在拍摄装置中清晰成像，即将拍摄装置获得的虚像像距转换为参考物体与拍摄装置之间的距离。量测装置标定参考物体在拍摄装置中清晰成像时，参考物体与拍摄装置之间的距离，距离为虚拟物体的虚像像距。本发明实施例中，通过拍摄装置将虚拟物体的虚像像距转换为参考物体与拍摄装置之间的距离，使得确定虚像像距的方法简单易操作，能够满足虚拟现实设备和增强现实设备等显示设备的检测校正需求，解决了现有技术中确定虚像像距对设备要求较高的问题。

实施例二

参照图4，示出了本发明实施例提供的一种虚像像距的确定方法的步骤流程图。应用于如实施例一所述的虚像像距测量系统，所述方法包括：

步骤301，拍摄装置101处于第一拍摄位置S1时，在预设模式下对显示设备20显示的虚拟物体进行对焦，使所述虚拟物体在拍摄装置101中清晰成像。

本实施例中，显示设备20显示虚拟物体，拍摄装置101在第一拍摄位置S1时，显示设备20位于拍摄装置101的光轴上，拍摄装置101在预设模式下对虚拟物体进行对焦，虚拟物体在拍摄装置101中清晰成像。

可选地，所述预设模式下所述拍摄装置101的拍摄参数为最长焦距和最大光圈。也就是说，在预设模式下采用最浅的景深进行对焦，从而通过拍摄装置101获得准确的虚拟物体的虚像像距。

步骤302，所述拍摄装置101处于第二拍摄位置S2且在对焦状态时，沿所述光轴移动参考物体102，直至所述参考物体102在所述拍摄装置101中清晰成像。

本实施例中，拍摄装置101在与上述相同的对焦状态下，切换至第二拍摄位置S2，沿光轴移动参考物体102，使得参考物体102在拍摄装置101中清晰成像。此时，通过拍摄装置101将虚拟物体的虚像像距，转换为参考物体102与拍摄装置101之间的距离。

可选地，所述拍摄装置101设置在导轨104上，所述导轨104垂直于所述拍摄装置101的光轴；沿所述导轨104移动所述拍摄装置101，使所述拍摄装置101的位置从所述第一拍摄位置S1移动至所述第二拍摄位置S2。

具体地，将拍摄装置101设置在导轨104上，拍摄装置101可以沿导轨104移动，从而实现拍摄装置101在第一拍摄位置S1和第二拍摄位置之间的切换。导轨104垂直于拍摄装置101的光轴，可以确保虚像像距的准确性。

可选地，所述拍摄装置101固定在旋转台105上；转动所述旋转台105，使所述拍摄装置101的位置从所述第一拍摄位置S1切换至所述第二拍摄位置S2。

具体地，将拍摄装置101固定在旋转台105上，拍摄装置101可随旋转台105转动，从而实现拍摄装置101在第一拍摄位置S1和第二拍摄位置S2之间的切换。本发明实施例对旋转台的转动角度不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

可选地，所述显示设备20、所述拍摄装置101和所述参考物体102的高度相同。

具体地，显示设备20、拍摄装置101和参考物体102处于同一高度，确保虚拟物体和参考物体102在拍摄装置101中成像的成像效果，从而确保虚像像距的准确性。

步骤303，采用量测装置103标定所述参考物体102在所述拍摄装置101中清晰成像时，所述参考物体102与所述拍摄装置101之间的距离，所述距离为所述虚拟物体的虚像像距。

本实施例中，当参考物体102在拍摄装置101中清晰成像时，参考物体102与拍摄装置101之间的距离为虚拟物体的虚像像距。本发明实施例对量测装置103不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

综上所述，本发明实施例中，拍摄装置处于第一拍摄位置时，在预设模式下对显示设备显示的虚拟物体进行对焦，使虚拟物体在拍摄装置中清晰成像，即通过拍摄装置获得虚像像距；拍摄装置处于第二拍摄位置且在对焦状态时，沿光轴移动参考物体，直至参考物体在拍摄装置中清晰成像，即通过拍摄装置将虚像像距转换为参考物体与拍摄装置之间的距离；采用量测装置标定参考物体在所述拍摄装置中清晰成像时，参考物体与拍摄装置之间的距离，距离为虚拟物体的虚像像距。通过拍摄装置将虚拟物体的虚像像距转换为参考物体与拍摄装置之间的距离，使得确定虚像像距的方法简单易操作，能够满足虚拟现实设备和增强现实设备等显示设备的检测校正需求，解决了现有技术中确定虚像像距对设备要求较高的问题。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种虚像像距测量系统和虚像像距的确定方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种虚像像距测量系统，其特征在于，所述虚像像距测量系统用于测量显示设备显示的虚拟物体的虚像像距，所述系统包括拍摄装置、参考物体和量测装置；

所述拍摄装置具有第一拍摄位置和第二拍摄位置，在所述第一拍摄位置，所述显示设备位于所述拍摄装置的光轴上；在所述第二拍摄位置，所述参考物体位于所述拍摄装置的光轴上；

所述拍摄装置，用于处于所述第一拍摄位置时，在预设模式下对所述虚拟物体进行对焦，使所述虚拟物体在所述拍摄装置中清晰成像；

所述参考物体，用于在所述拍摄装置处于第二拍摄位置且在对焦状态时，沿所述光轴移动，直至在所述拍摄装置中清晰成像；

所述量测装置，用于标定所述参考物体在所述拍摄装置中清晰成像时，所述参考物体与所述拍摄装置之间的距离，所述距离为所述虚拟物体的虚像像距；

其中，所述预设模式下所述拍摄装置的拍摄参数为最长焦距和最大光圈；

其中，所述系统还包括导轨，所述拍摄装置设置在所述导轨上，所述导轨垂直于所述拍摄装置的光轴；

所述拍摄装置可沿所述导轨在所述第一拍摄位置与所述第二拍摄位置之间移动。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括旋转台，所述拍摄装置固定在所述旋转台上；

所述拍摄装置可随所述旋转台转动，在所述第一拍摄位置与所述第二拍摄位置之间切换。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述显示设备、所述拍摄装置和所述参考物体的高度相同。

4.一种虚像像距的确定方法，其特征在于，应用于如1-3任意一项所述的虚像像距测量系统；

所述方法包括：

拍摄装置处于第一拍摄位置时，在预设模式下对显示设备显示的虚拟物体进行对焦，使所述虚拟物体在拍摄装置中清晰成像；

所述拍摄装置处于第二拍摄位置且在对焦状态时，沿所述光轴移动参考物体，直至所述参考物体在所述拍摄装置中清晰成像；

采用量测装置标定所述参考物体在所述拍摄装置中清晰成像时，所述参考物体与所述拍摄装置之间的距离，所述距离为所述虚拟物体的虚像像距；

其中，所述预设模式下所述拍摄装置的拍摄参数为最长焦距和最大光圈；

其中，所述拍摄装置设置在导轨上，所述导轨垂直于所述拍摄装置的光轴；

在所述沿所述光轴移动参考物体之前，所述方法还包括：

沿所述导轨移动所述拍摄装置，使所述拍摄装置的位置从所述第一拍摄位置移动至所述第二拍摄位置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述拍摄装置固定在旋转台上；

在所述沿所述光轴移动参考物体之前，所述方法还包括：

转动所述旋转台，使所述拍摄装置的位置从所述第一拍摄位置切换至所述第二拍摄位置。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述显示设备、所述拍摄装置和所述参考物体的高度相同。

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