裸眼3D头盔显示器的制作方法

本实用新型涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种裸眼3D头盔显示器。

背景技术：

头盔显示器由1968年哈佛大学的Ivan首先提出，并设计出应用CRT 的名为达摩克利斯之剑的头盔显示器。经过多年的发展，头盔显示器取得了巨大的进步和广泛的应用。特别是微型液晶显示器、虚拟现实、袖珍计算机、可视移动电话以及现代数字化部队的装备中的逐渐普及，使得头盔显示器在这些领域中占据了重要的地位。无论是要求在现实世界的视场上同时看到需要的数据，还是要体验视觉图像变化时全身心投入的临场感，模拟训练、3D游戏、远程医疗和手术，或者是利用红外、显微镜、电子显微镜来扩展人眼的视觉能力，都得到了应用。

然而，不可避免的是，3D头盔显示器在成像时或多或少会存在投影图像的梯形失真，从而严重影响到了用户的观影及游戏体验。经科学研究发现，造成图像梯形失真的主要问题是由于投影设备与投影背景不垂直，导致成像与目标图像存在较大的差异。

为了解决图像失真的问题，目前市场上主流的3D头盔绝大部分是双目头盔，即头盔具有两个显示器，左眼看到的图像是左显示器给出的图像，右眼看到的图像是右显示器给出的图像，例如VR头盔等。相关技术的裸眼3D头盔往往需要借助复杂的仪器设备来进行校准，如此一来，一方面在空间狭小的头盔中无法设计太过复杂的仪器设备，另一方面也会增加校准成本，且校准过程较为复杂。若通过用户的主观来判断校准是否为目标图像，由于每个人的观察能力，评估判断力不同，也将导致校准出的结果存在巨大的差异性。

因此，有必要提供一种新的裸眼3D头盔显示器来解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种裸眼3D头盔显示器，包括

壳体；

光学媒介；

投影仪，所述投影仪向所述光学媒介投影单色原图像；

摄像头，所述摄像头对投影在所述光学媒介上的图形进行拍照生成采样图像；

处理器，所述处理器采用图像处理技术计算出所述采样图像的垂直梯形的底角参数θ；还包括

坐标变换器，所述坐标变换器采样所述原图像各个像素点的坐标，并将所述坐标及所述底角参数θ带入预设公式，通过更改所述坐标生成抗畸变图像；

所述光学媒介、所述投影仪及所述摄像头均嵌设于所述壳体，所述投影仪及所述摄像头均与所述光学媒介相对设置，所述处理器分别与所述投影仪及所述摄像头连接，所述坐标变换器分别与所述投影仪及所述处理器连接。

优选的，所述摄像头向所述光学媒介的正投影落在所述光学媒介的几何中心。

优选的，所述坐标变换器采用双线性内插法采样所述坐标并将所述坐标及所述底角参数θ带入所述预设公式生成所述抗畸变图像。

优选的，所述预设公式为：

Y＝y；

X＝(x-w/2)*w*h/[(w-2*h*tanθ)*h+2*h*tanθ*y]+w/2；

其中，X及Y分别为所述抗畸变图像中单个像素点的横纵坐标值，x 及y分别为所述原图像中单个像素点的横纵坐标值，h为所述抗畸变图像的高度，w为所述抗畸变图像底行的像素点个数，且所述抗畸变图像底行的像素点个数与所述原图像底行的像素点个数相同。

优选的，所述光学媒介为半反光镜。

优选的，提供图片比对器，所述抗畸变图像生成后，所述投影仪向所述光学媒介投影所述抗畸变图像，所述摄像头拍照生成校准图像，所述图片比对器将所述校准图像与所述原图像进行比对。

与相关技术相比，本实用新型的裸眼3D头盔显示器，通过计算采样图像的底角参数θ并将所述底角参数θ及原图像各个像素点的坐标带入预设公式，最后通过更改所述坐标生成所述抗畸变图像，有效的解决了裸眼 3D头盔显示器投影图像的梯形失真问题，提高了用户的体验感。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图，其中：

图1为本实用新型提供的裸眼3D头盔显示器中光学媒介、投影仪、摄像头、处理器及坐标变换器的连接示意图；

图2为本实用新型提供的裸眼3D头盔显示器的采样图像的示意图；

图3为本实用新型提供的裸眼3D头盔显示器的抗畸变图像的示意图；

图4为本实用新型提供的裸眼3D头盔显示器的工作流程图。

【具体实施方式】

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请结合参阅图1至图3，本实用新型提供了一种裸眼3D头盔显示器，包括壳体、光学媒介20、投影仪30、摄像头40、处理器50、坐标变换器 60及图片比对器。

所述光学媒介20、所述投影仪30及所述摄像头40均嵌设于所述壳体，且所述投影仪30及所述摄像头40均与所述光学媒介20相对设置。所述投影仪30用于获取原图像信息，并在所述光学媒介20上投影单色原图像，所述摄像头40用于对投影在所述光学媒介上的图形进行拍照。

所述处理器50分别与所述投影仪30及所述摄像头40连接，所述坐标变换器60分别与所述投影仪30及所述处理器50连接。其中，所述处理器 50与所述投影仪30及所述摄像头40之间的连接方式可以为电连接或通信连接，同理，所述坐标变换器60与所述投影仪30及所述处理器50之间的连接方式也可以为电连接或通信连接。

具体的，请结合参阅图4，所述裸眼3D头盔显示器的工作流程如下：

步骤一：所述投影仪30向所述光学媒介20投影单色原图像；在本实施方式中，所述原图像为纯绿色矩形图像，由于所述光学媒介20的加工工艺及参数的不同，经过所述投影仪30投影后的所述原图像在所述光学媒介 20会上发生垂直梯形畸变。

所述光学媒介20为透明或半透明的显示媒体。优选的，在本实施方式中，所述光学媒介20为半反光镜。

步骤二：所述摄像头40对投影在所述光学媒介20上的图形进行拍照生成采样图像；优选的，所述摄像头40向所述光学媒介20的正投影落在所述光学媒介20的几何中心。也就是说，在校准过程中，将所述摄像头 40放置于靠近人眼的位置，如此拍摄出使用者在使用过程中实际看到的图像。

步骤三：所述处理器50采用图像处理技术计算出所述采样图像的垂直梯形的底角参数θ；

步骤四：所述坐标变换器60采样所述原图像各个像素点的坐标，并将所述坐标及所述底角参数θ带入预设公式，通过更改所述坐标生成抗畸变图像。

具体的，所述坐标变换器60采用双线性内插法采样所述坐标并将所述坐标及所述底角参数θ带入预设公式生成所述抗畸变图像。

更为具体的，所述预设公式为：

令所述抗畸变图像底行的像素点个数等于所述原图像底行的像素点个数，且均为w，所述抗畸变图像的高度为h，所述抗畸变图像中单个像素点的横纵坐标值分别为X和Y，所述原图像中单个像素点的横纵坐标值分别为x和y，即有，

Y＝y；(0<＝y<＝h)

X＝(x-w/2)*w*h/[(w-2*h*tanθ)*h+2*h*tanθ*y]+w/2(0<＝x<＝w)

通过计算采样图像的底角参数θ并将所述底角参数θ及原图像各个像素点的坐标带入预设公式，最后通过更改所述坐标生成所述抗畸变图像，有效的解决了裸眼3D头盔显示器投影图像的梯形失真问题，提高了用户的体验感。

步骤五：在所述抗畸变图像生成后，所述投影仪30向所述光学媒介 20投影所述抗畸变图像，所述摄像头40拍照生成校准图像，所述图片比对器将所述校准图像与所述原图像进行比对。

通过设置所述图片比对器，若经所述图片比对器比对后，所述校准图像与所述原图像仍然具有明显差异，则判定校准失败，重新开始比对；若所述校准图像与所述原图像无明显差异，则判定校准成功，校准完成。

所述图片比对器为德州仪器公司的型号为TMSC2000的DSP芯片。

与相关技术相比，本实用新型的裸眼3D头盔显示器，通过计算采样图像的底角参数θ并将所述底角参数θ及原图像各个像素点的坐标带入预设公式，最后通过更改所述坐标生成所述抗畸变图像，有效的解决了裸眼 3D头盔显示器投影图像的梯形失真问题，提高了用户的体验感。

以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。