一种VR设备镜头对位算法的制作方法

一种vr设备镜头对位算法
技术领域
1.本发明涉及镜头对位领域，更具体的，涉及一种vr设备镜头对位算法。


背景技术：

2.目前微显行业蓬勃发展，在vr、ar设备组装过程中需要对镜头相对发光板进行精确的位置和姿态的调整，目前该行业在组装过程中亟需解决的就是镜头的对位流程。传统的组装方式通常使用三角剖分或网格划分等方法来实现，但这些方法存在一些问题，例如需要大量的计算资源和时间，已经难以处理的复杂的数学模型，微显设备尺寸非常小，传统机械无法做到非常精确的做到实时定位和姿态调整。基于深度学习的方法需要大量的训练数据和计算资源，目前还无法成熟地应用到工业领域。


技术实现要素：

3.为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种vr设备镜头对位算法。
4.本发明第一方面提供了一种vr设备镜头对位算法，包括：
5.控制镜头沿竖直方向移动，镜头移动过程中发光板在成像系统上进行图像呈现；
6.通过图像发生器使发光板呈现标准的图像；
7.将标准的图像与成像系统上的呈现的图像进行对比，并利用梯度算法计算当前图像各个位置的清晰度；
8.判断清晰度是否大于或等于预设的清晰度阈值；
9.若大于或等于，则根据各个位置的清晰度判断当前镜头在空间的位置与姿态；
10.若小于，则生成调整信息，根据调整信息对镜头进行位置调整，使镜头中心与发光板中心重合，且角度重合。
11.本发明一个较佳实施例中，所述发光板上设置五个十字，镜头初始状态，相对发光板中心位置偏移，且有旋转角度，通过点亮固定图片，找到五个十字的中心坐标，根据中心十字坐标调整与理论十字中心重合。
12.本发明一个较佳实施例中，其中一个十字位于发光板中心位置，另外四个十字分别位于发光板四角，通过发光板四角的十字坐标，旋转镜头平面，使得镜头平面和发光板平面中心重合，且角度重合。
13.本发明一个较佳实施例中，所述控制镜头沿竖直方向移动，镜头移动过程中发光板在成像系统上进行图像呈现之后，还包括：
14.通过在z轴方向移动镜头，发光板通过镜头在相机传感器上呈现图像的清晰度变化过程，以此建立清晰度与镜头位置的映射关系，并生成清晰度随镜头位置的变化曲线；
15.通过计算五个十字的清晰度，建立空间模型，得到镜头平面相对发光板平面的角度；
16.找到每个十字清晰度极值的镜头位置位置映射到空间姿态，得到五个十字叉在世界坐标系中位置坐标，并计算十字的纵向高度差。
17.本发明一个较佳实施例中，五个十字分别记为p1、p2、p3、p4、p5；其中p1与p2位于发光板的同一边，p4与p5位于发光板的同一边，且p3位于发光板的中心位置，p1与p5位于发光板的一条对角线上，p2与p4位于发光板的另一条对角线上。
18.本发明一个较佳实施例中，五个十字的位置坐标计算公式如下：
19.pn＝(xn,yn,zn)
20.其中n表示五个十字的下标，且n为1-5中的正整数，xn，yn，zn分别表示对应十字的x轴坐标、y轴坐标与z轴坐标；
21.zn＝hn，hn表示pn在纵向的高度。
22.本发明一个较佳实施例中，所述通过计算五个十字的清晰度，建立空间模型，得到镜头平面相对发光板平面的角度，其中角度计算公式如下：
[0023][0024]
其中h为镜头平面与发光面平面之间的高度，w表示发光板对角的两个十字之间的距离。
[0025]
本发明一个较佳实施例中，所述根据调整信息对镜头进行位置调整，使镜头中心与发光板中心重合，且角度重合之后，还包括：
[0026]
将镜头回到初始位置，重新z轴扫描，找到此时清晰度相对z轴的关系；
[0027]
将镜头回到清晰度最大的z轴位置，此时，镜头中心相对发光板中心重合，角度重合，空间姿态水平，且图像最清晰，对位完成。
[0028]
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0029]
本发明通过图片各位置的清晰度实时反应镜头在世界坐标系中的位置和姿态，通过较少的扫描次数就能够及时找到镜头最佳位置，同步调整镜头空间姿态。多姿态共同机位同步调整，在保证精度的同时，能够很好的减少组装调试时间，此外本技术可以提高微显行业的对位精度，减少人为参与的失误，能够加速产线设备的生产调试。
附图说明
[0030]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的一些附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]
图1是本发明实施例vr设备镜头位置示意图；
[0032]
图2是本发明实施例理论十字中心示意图；
[0033]
图3是本发明实施例镜头初始状态十字分布图；
[0034]
图4是本发明实施例镜头调整过程中清晰度与镜头位置变换的曲线图；
[0035]
图5是本发明实施例镜头成像平面与发光板平面倾斜角度计算示意图。
[0036]
图中，1、成像系统，2、镜头，3、发光板，4、十字，5、发光板初始图像。
具体实施方式
[0037]
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式
对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0038]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0039]
实施例一
[0040]
参见图1-5所示，本发明提出了一种vr设备镜头对位算法，包括：
[0041]
控制镜头2沿竖直方向移动，镜头2移动过程中发光板3在成像系统1上进行图像呈现，即得到发光初始图像5，发光初始图像上会显示初始状态的十字4；
[0042]
通过图像发生器使发光板呈现标准的图像；
[0043]
将标准的图像与成像系统上的呈现的图像进行对比，并利用梯度算法计算当前图像各个位置的清晰度；
[0044]
判断清晰度是否大于或等于预设的清晰度阈值；
[0045]
若大于或等于，则根据各个位置的清晰度判断当前镜头在空间的位置与姿态；
[0046]
若小于，则生成调整信息，根据调整信息对镜头进行位置调整，使镜头中心与发光板中心重合，且角度重合。
[0047]
需要说明的是，成像系统1位于镜头2的正上方、镜头2的正下方设置发光板3，通过将成像系统1进行图像呈现后与标准的图像进行比较，得到最清晰的图像后，判断当前镜头2位置，从而实现镜头2竖直移动过程中进行对位调节，提高对位调节精度。
[0048]
根据本发明实施例，发光板3上设置五个十字，镜头2初始状态，相对发光板3中心位置偏移，且有旋转角度，通过点亮固定图片，找到五个十字的中心坐标，根据中心十字坐标调整与理论十字中心重合。
[0049]
具体的，如图2所示，理论十字中心根据相机分辨率可得图片理论十字中心，例如相机分辨率为6576*4384，则理论十字中心的坐标为(3288,2192)。
[0050]
根据本发明实施例，其中一个十字位于发光板3中心位置，另外四个十字分别位于发光板3四角，通过发光板3四角的十字坐标，旋转镜头平面，使得镜头2平面和发光板3平面中心重合，且角度重合。
[0051]
根据本发明实施例，控制镜头2沿竖直方向移动，镜头2移动过程中发光板在成像系统上进行图像呈现之后，还包括：
[0052]
通过在z轴方向移动镜头，发光板通过镜头在相机传感器上呈现图像的清晰度变化过程，以此建立清晰度与镜头位置的映射关系，并生成清晰度随镜头位置的变化曲线；
[0053]
通过计算五个十字的清晰度，建立空间模型，得到镜头平面相对发光板平面的角度；
[0054]
找到每个十字清晰度极值的镜头位置位置映射到空间姿态，得到五个十字叉在世界坐标系中位置坐标，并计算十字的纵向高度差。
[0055]
根据本发明实施例，五个十字分别记为p1、p2、p3、p4、p5；其中p1与p2位于发光板的同一边，p4与p5位于发光板的同一边，且p3位于发光板的中心位置，p1与p5位于发光板的一条对角线上，p2与p4位于发光板的另一条对角线上。
[0056]
根据本发明实施例，五个十字的位置坐标计算公式如下：
[0057]
pn＝(xn,yn,zn)
[0058]
其中n表示五个十字的下标，且n为1-5中的正整数，xn，yn，zn分别表示对应十字的x轴坐标、y轴坐标与z轴坐标；
[0059]zn
＝hn，hn表示pn在纵向的高度。
[0060]
根据本发明实施例，通过计算五个十字的清晰度，建立空间模型，得到镜头平面相对发光板平面的角度，其中角度计算公式如下：
[0061][0062]
其中h为镜头平面与发光面平面之间的高度，w表示发光板对角的两个十字之间的距离。
[0063]
根据本发明实施例，根据调整信息对镜头进行位置调整，使镜头中心与发光板中心重合，且角度重合之后，还包括：
[0064]
将镜头回到初始位置，重新z轴扫描，找到此时清晰度相对z轴的关系；
[0065]
将镜头回到清晰度最大的z轴位置，此时，镜头中心相对发光板中心重合，角度重合，空间姿态水平，且图像最清晰，对位完成。
[0066]
具体的，如图5所示，最大的z轴位置根据镜头调整的最大高度进行确定，镜头每调整一个位置均会对应一个清晰度，形成清晰度与镜头位置的关系曲线图，从而可以根据关系曲线图计算清晰度最大的镜头位置，提高对位的精准度。
[0067]
综上所述，本发明通过图片各位置的清晰度实时反应镜头在世界坐标系中的位置和姿态，通过较少的扫描次数就能够及时找到镜头最佳位置，同步调整镜头空间姿态。多姿态共同机位同步调整，在保证精度的同时，能够很好的减少组装调试时间，此外本技术可以提高微显行业的对位精度，减少人为参与的失误，能够加速产线设备的生产调试。
[0068]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0069]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的上述实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
[0070]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种vr设备镜头对位算法，其特征在于，包括：控制镜头沿竖直方向移动，镜头移动过程中发光板在成像系统上进行图像呈现；通过图像发生器使发光板呈现标准的图像；将标准的图像与成像系统上的呈现的图像进行对比，并利用梯度算法计算当前图像各个位置的清晰度；判断清晰度是否大于或等于预设的清晰度阈值；若大于或等于，则根据各个位置的清晰度判断当前镜头在空间的位置与姿态；若小于，则生成调整信息，根据调整信息对镜头进行位置调整，使镜头中心与发光板中心重合，且角度重合。2.根据权利要求1所述的一种vr设备镜头对位算法，其特征在于，所述发光板上设置五个十字，镜头初始状态，相对发光板中心位置偏移，且有旋转角度，通过点亮固定图片，找到五个十字的中心坐标，根据中心十字坐标调整与理论十字中心重合。3.根据权利要求2所述的一种vr设备镜头对位算法，其特征在于，其中一个十字位于发光板中心位置，另外四个十字分别位于发光板四角，通过发光板四角的十字坐标，旋转镜头平面，使得镜头平面和发光板平面中心重合，且角度重合。4.根据权利要求3所述的一种vr设备镜头对位算法，其特征在于，所述控制镜头沿竖直方向移动，镜头移动过程中发光板在成像系统上进行图像呈现之后，还包括：通过在z轴方向移动镜头，发光板通过镜头在相机传感器上呈现图像的清晰度变化过程，以此建立清晰度与镜头位置的映射关系，并生成清晰度随镜头位置的变化曲线；通过计算五个十字的清晰度，建立空间模型，得到镜头平面相对发光板平面的角度；找到每个十字清晰度极值的镜头位置位置映射到空间姿态，得到五个十字叉在世界坐标系中位置坐标，并计算十字的纵向高度差。5.根据权利要求4所述的一种vr设备镜头对位算法，其特征在于，五个十字分别记为p1、p2、p3、p4、p5；其中p1与p2位于发光板的同一边，p4与p5位于发光板的同一边，且p3位于发光板的中心位置，p1与p5位于发光板的一条对角线上，p2与p4位于发光板的另一条对角线上。6.根据权利要求5所述的一种vr设备镜头对位算法，其特征在于，五个十字的位置坐标计算公式如下：p
n
＝(x
n
,y
n
,z
n
)其中n表示五个十字的下标，且n为1-5中的正整数；其中x
n
，y
n
，z
n
分别表示对应十字的x轴坐标、y轴坐标与z轴坐标；z
n
＝h
n
，h
n
表示p
n
在纵向的高度。7.根据权利要求6所述的一种vr设备镜头对位算法，其特征在于，所述通过计算五个十字的清晰度，建立空间模型，得到镜头平面相对发光板平面的角度，其中角度计算公式如下：其中h为镜头平面与发光面平面之间的高度，w表示发光板对角的两个十字之间的距离。
8.根据权利要求1所述的一种vr设备镜头对位算法，其特征在于，所述根据调整信息对镜头进行位置调整，使镜头中心与发光板中心重合，且角度重合之后，还包括：将镜头回到初始位置，重新z轴扫描，找到此时清晰度相对z轴的关系；将镜头回到清晰度最大的z轴位置，此时，镜头中心相对发光板中心重合，角度重合，空间姿态水平，且图像最清晰，对位完成。

技术总结
本发明公开的一种VR设备镜头对位算法，包括控制镜头沿竖直方向移动，镜头移动过程中发光板在成像系统上进行图像呈现；通过图像发生器使发光板呈现标准的图像；将标准的图像与成像系统上的呈现的图像进行对比，并利用梯度算法计算当前图像各个位置的清晰度；判断清晰度是否大于或等于预设的清晰度阈值；若大于或等于，则根据各个位置的清晰度判断当前镜头在空间的位置与姿态；若小于，则生成调整信息，根据调整信息对镜头进行位置调整，使镜头中心与发光板中心重合，且角度重合；本申请通过较少的扫描次数就能够及时找到镜头最佳位置，同步调整镜头空间姿态。整镜头空间姿态。整镜头空间姿态。


技术研发人员：刘曜轩 诸德云 舒远 高龙
受保护的技术使用者：苏州威达智科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.23
技术公布日：2023/10/6