增强现实眼镜及使用该眼镜进行家居展示的方法与流程

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及一种用于家居展示的增强现实眼镜。

背景技术：

增强现实技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息集成的新技术，在日常生活中可以为人们带来便利。它可以实现超越电子屏幕的视觉体验，在展现真实世界的信息的同时，将虚拟的信息同时显示出来，数码世界和真实世界的信息相互补充和叠加，二者完美的结合在一起呈现在用户眼中。

消费者在购买家具的时候经常会遇见一个问题：虽然在家具城看见了家具，也体验过家具的质感了，但是不知道家具摆放在家里的效果如何，尺寸是否合适。搭配的时候也不够方便，回来之后和家人商量的时候也无法直观表述。品牌商家也会遇见店内展示空间不足，无法展示更多的产品，于是限定了家具厂的家具版式。消费者走马观花，在离店之后也无法继续体验，导购缺乏有力的说服工具。

增强现实技术在家具行业的应用在于将和真实家具看上去一样的虚拟家具投射到真实的环境之中，同时可以播放广告语或者导购的语音讲解，从而提升家具的销量。消费者可以在自己家中选购家具，同时可以直观地看见家具摆放在家中的视觉效果和大小比例，也可以更好地和家人商量购买方案。商家可以展示更多的家具，同时也可以让用户在观看模型的时候同时听到导购的讲解和推销。

但现有的增强现实眼镜，显示屏往往是透明镜片，且分辨率普遍偏低，虚拟物体的内容和质量受到极大限制，甚至严重影响用户体验。若要追求高质量、内容量巨大的虚拟物体，则需要借助于虚拟现实技术，而如何将虚拟现实技术应用于增强现实眼镜，则是要解决的问题。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于提供一种增强现实眼镜及使用该眼镜进行家居展示的方法，将虚拟现实技术应用于增强现实眼镜，增强了家居展示的效果，提升了消费者的购物体验。

为了解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

增强现实眼镜，包括镜架，设于镜架内的镜片总成、嵌入式处理器和显示屏，以及设于镜架上的摄像头，所述摄像头具有广角镜头；所述嵌入式处理器分别连接所述摄像头和显示屏，用于处理所述摄像头采集的图像，并建立或调用数字模型叠加于图像上后在显示屏上显示；所述镜片总成设于显示屏前部，包括透镜和滤光片，用于与所述显示屏构成三维显示器，将显示屏显示的图像耦合调整后向投射于人眼。

本发明的增强显示眼镜，采用具有广角镜头的摄像头获取真实世界的图像信息，而非人眼直接获取。采用广角镜头后，视场角变大，最终得到的真实世界的图像超过原有摄像头的范围，从而使人眼看到的图像具有更大的视界，消除了人眼通过摄像头观察现实世界的边缘限制，提高了观看体验。

优选的，所述广角镜头的视场角α与摄像头的视场角β满足：α-β>30°。

进一步的，所述镜片总成和显示屏设置为两组，分别位于镜架上对应于人眼的位置；所述显示屏为高分辨率的高清显示屏，并且两块显示屏显示的图像具有5～10%的平移差异，左屏幕显示图像左半边95%～97.5%的内容，右屏幕显示图像右半边95%～97.5%的内容。

采用上述方案，保证了真实世界图像和虚拟图像的显示效果，并且镜片总成中的透镜在扩大视场角的同时，使观看者仅能看到屏幕的大部分内容而非全部内容，保证其看不到边界，进一步提高了观看体验。

进一步的，所述镜片总成通过调节机构安装于镜架上，所述调节机构包括用于安装镜片总成的上齿条和下齿条，以及调节镜片总成位置的调节滑块。观察者通过拨动滑块，通过上齿条带动镜片总成在下齿条上左右移动，使镜片之间的间距与观察者的瞳距相同，从而具有良好的观赏体验。

进一步的，所述镜架于靠近人眼的一侧设有眼镜前罩和位于眼镜前罩边缘的遮光部，并于另一侧设有眼镜后罩，以起到遮蔽杂光的效果，避免了外部光线的干扰。

与现有的增强现实眼镜相比，本发明的增强现实眼镜具有如下优点：

1）采用广角摄像头获取真实世界的图像，不仅使增强现实眼镜能更方便的展示大型家具，还使得所获取的图像更接近于人眼所获取的图像，在一定程度上保证了摄像头获取真实图像的保真性。

2）采用了两块高分辨率的高清显示屏，保证了显示上的无颗粒和真实图像的还原性，配合镜片总成中透镜的效果，扩大了视场角，使观看者通过透镜不能观察到屏幕的边缘，减小了边缘效应，提高了真实感。

3）采用左右屏差异化的显示，更符合人体左右眼的观测情况，更真实的还原了人眼观测的情况。

4）采用了齿轮齿条的瞳距调节方案，相比于现有的滑块直接带动镜片调节方式，该机构能够减小调节过程中零件的磨损，提高使用寿命。

使用上述的增强现实眼镜进行家居展示的方法，包括如下步骤：

S1、处理器对摄像头采集的图像数据进行处理，判断图像中是否存在识别目标，若存在识别目标则执行步骤S2；

S2、根据识别目标的信息，建立或调用与识别目标对应的模型；

S3、建立屏幕坐标与世界坐标的映射关系，将建立或调用的模型叠加至摄像头采集的图像中并在显示屏上显示，其中，模型叠加的位置与识别目标锚定。

进一步的，还包括：

S4、处理器建立或调用新的模型，将新的模型叠加至已建立屏幕坐标与世界坐标的映射关系且已识别出识别目标的图像中，并在显示屏上显示；其中，模型叠加的位置与识别目标锚定。

此时，对于已经建立屏幕坐标与世界坐标的映射关系且已识别出识别目标的图像，避免了重新识别定位的过程，提高了展示效率。

进一步的，步骤S2中，从模型数据库中调用模型，所述模型数据库中的模型由三维扫描获取、人工建模或商品制造商提供。

进一步的，所述模型数据库存储于处理器的内部数据库模块或云存储空间中，当模型数据库存储于云存储空间中时，处理器与云存储空间通过无线网络传输数据。

进一步的，步骤S2还包括：对建立或调用的模型根据场景光源进行渲染或根据识别目标位置调整模型方向。

本发明的家居展示的方法，相较于虚拟现实方案，在展示家具时，背景均为真实世界，观看者在进行参考时，参考价值更大。通过获取真实世界的图像及其中的识别目标，建立或调用家居模型通过识别目标定位叠加于获取的图像上，然后在显示屏上显示，使消费者能够得到更逼真的观看体验，选择符合实际需求的家居，也能使商家对家居进行更好的展示和销售，具有良好的应用前景和广阔的市场空间。

附图说明

图1为本发明的增强现实眼镜实施例的结构示意图。

图2为图1中实施例另一侧的视图。

图3为图1实施例中摄像头的结构示意图。

图4为图1实施例中图像处理组件的位置和连接示意图。

图5为图1实施例中镜片总成位置调节机构的结构示意图。

图6为本发明的家居展示的方法的信号传递流程图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

如图1和图2所示为本发明的增强显示眼镜较佳实施例的结构示意图，其包括镜架10，镜架10为半封闭的框体，其靠近使用者眼睛的一侧经人体工学设计符合人脸形状，便于观看使用，并设有眼镜前罩8和位于边缘的遮光海绵7，另一侧设有眼镜后罩6，避免了观看时的杂光干扰。

在镜架10上，设置有摄像头1，该摄像头1具有广角镜头5。如图3所示，该广角镜头能够使摄像头的视场角变大，最终得到的真实世界的图像超过原有摄像头的范围，从而使人眼看到的图像具有更大的视界，消除了人眼通过摄像头观察现实世界的边缘限制，提高了观看体验。

作为优选实施方案，该广角镜头5的视场角α与摄像头1的视场角β满足：α-β>30°。

在镜架10内部，设置有嵌入式处理器，显示屏2和镜片总成3。其中，镜片总成和显示屏设置为两组，分别位于镜架上对应于人眼的位置。优选的，显示屏2为高分辨率的高清显示屏，透镜总成3包括透镜和滤光片，与显示屏2构成三维显示器，将显示屏显示的图像耦合调整后向投射于人眼。

具体的，如图4所示，摄像头1通过广角镜头5采集的图像输入嵌入式处理器9，处理器处理图像并建立或调用数字模型叠加于图像上后在显示屏上显示，之后经过透镜进入人眼，从而将虚拟现实技术应用于增强现实眼镜，提高了使用着的观看体验。

作为进一步的优选实施方案，两块显示屏显示的图像具有5～10%的平移差异，左屏幕显示图像左半边95%～97.5%的内容，右屏幕显示图像右半边95%～97.5%的内容，更符合人体左右眼的观测情况，更真实的还原了人眼观测的情况。

采用上述方案，保证了真实世界图像和虚拟图像的显示效果，并且镜片总成中的透镜在扩大视场角的同时，使观看者仅能看到屏幕的大部分内容而非全部内容，保证其看不到边界，进一步提高了观看体验。

为了调节透镜组件的位置，使之与不同观看者的瞳距相适应，透镜组件3通过调节机构安装于镜架上。如图5所示，该调节机构包括调节滑块4、上齿条41和下齿条42，其中，上齿条41包括独立的两段，相应的调节滑块4也设置为两个，分别与两段上齿条固定连接。透镜组件的边缘设置有与上齿条和下齿条匹配的齿环，并通过该齿环安装于上下齿条之间。当需要调节透镜组件的位置时，拨动调节滑块4，通过上齿条带动透镜组件在下齿条上移动，从而使两个透镜组件的位置与人眼的瞳距相适应，从而具有良好的观赏体验。同时，采用该方案，相比于现有的滑块直接带动镜片调节方式，能够减小调节过程中零件的磨损，提高使用寿命。

使用上述的增强现实眼镜进行家居展示的方法，包括如下步骤：

首先，摄像头通过广角镜头采集真实世界的图像，并由处理器对摄像头采集的图像数据进行处理，判断图像中是否存在识别目标，若存在识别目标则执行下一步骤。

其中，识别目标为易于由处理器识别的标识物，可以是真实世界中的已有物品，比如门窗边框、墙的角线或其它物品，也可以是特别设置的标识物或着信号源，如线条、模型或发光点等。

接下来，处理器根据识别目标的信息，建立或调用与识别目标对应的模型。其中，该模型的建立可基于参数建立，或从数据库直接调用对应的模型，模型数据库需要在展示之前建立，模型可由三维扫描获取、人工建模或商品制造商提供，对应于各种家居产品。

上述的数据库，存储于处理器的内部数据库模块或云存储空间中。当存储于云存储空间中时，处理器与云存储空间通过无线网络传输数据。

作为进一步的优选实施方案，建立或调用模型时，对模型根据场景光源进行渲染或根据识别目标位置调整模型方向，使之更接近于于真实场景。

之后，处理器建立屏幕坐标与世界坐标的映射关系，将建立或调用的模型叠加至摄像头采集的图像中并在显示屏上显示，其中，模型叠加的位置与识别目标锚定，从而将模型叠加在合适的位置。

当屏幕坐标与世界坐标的映射关系已经建立，且识别目标已被识别时，处理器建立或调用新的模型后将直接叠加于图像中，并在显示屏上显示；此时，识别目标仅用于锚定模型叠加的位置，从而避免了重新识别定位的过程，提高了展示效率。

本发明的家居展示的方法，还可由其它设备实施，而不影响其展示效果。如图6所示为该方法所涉及的信号传递流程图。摄像头在获取识别目标后，将信号传递至处理器，处理器从模型数据库调取信息，并将摄像头所传递信息与其进行对比，确定所需要展示的模型，并从数据库导入所需要展示的模型，在建立屏幕坐标与世界坐标系的对应关系后，将模型和摄像头所获取图像进行叠加并输出至显示设备。

其中的摄像头，对应于AR眼镜、手机、平板电脑等便携设备和可穿戴设备的摄像头，处理器对应于便携设备或可穿戴设备的系统硬件载体与对应的软件系统，模型数据库对应于展示系统包含的数据库模块，该模块可基于本地存储方式或基于云存储方式。

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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。