专利名称:远程检查设备的制作方法
技术领域：
本实用新型一般涉及管道镜和视频示波器。
技术背景
通常针对具体应用来定制用于可视地检查隐蔽位置的管道镜和视频示波器。例如已经定制一些管道镜用于由水管工人用来检查送水管和排水管。同样地，已经定制其它类型的管道镜用于由机修工用来检查修理的机器的内部隔间。
在本节中的陈述仅提供与本公开内容有关的背景信息并且可以不构成现有技术。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是确定远程检查设备中包括的成像器头部位置在三维坐标系中的坐标。
根据本实用新型的一方面，提供了一种远程检查设备，其特征在于包括成像器， 其设置在成像器头部中并且用于捕获图像数据；柔性线缆，其具有远端和近端，其中所述远端连接到所述成像器头部，其中所述柔性线缆的所述近端延伸到与用户接近的位置，并且其中用于发送所述图像数据的接线由所述柔性线缆容纳并且从所述远端延伸到所述近端； 有源显示单元，其从所述成像器接收数字形式的所述图像数据并且在有源显示器上用图形再现所述图像数据；一个或者多个移动跟踪传感器，所述移动跟踪传感器中的至少一部分驻留在所述成像器头部中并且配置成跟踪所述成像器头部的移动；以及计算机处理器，其位于所述有源显示单元中并且使用来自所述移动跟踪传感器的信息以在所述有源显示器上生成和显示标记，所述标记指示所述成像器头部的位置和所述成像器头部相对于所述成像器头部的起始位置穿越的路径，其中所述成像器头部穿越的所述路径指示所述成像器头部的当前位置、所述成像器头部的中间位置和所述成像器头部的起始位置。
在成像器头部位置已知的情况下，用户可以确定何处挖掘或者获得对成像器头部的位置的访问。在成像器头部的路径也已知的情况下，用户可以确定需要在访问时避免的障碍物的位置，从而物理上获得对与成像器头部的位置匹配的位置的访问。这一能力例如有助于寻求对破裂送水管进行定位的水管工人而无损于任何其它送水管。访问策略因此可以由用户计划。
优选地，所述标记包括所述成像器头部的在以所述成像器头部的起点作为其原点的三维坐标系中的坐标。
优选地，所述标记包括图标，所述图标在以所述成像器头部的起点作为其原点的三维坐标系中以坐标图示所述成像器头部的位置和定向。
优选地，所述移动跟踪传感器中的至少一部分位于所述有源显示单元中并且配置成跟踪所述有源显示单元的移动。
优选地，所述有源显示单元进一步具有扩充现实显示器，并且所述标记由所述扩充现实显示器再现以覆盖用户的周围环境的视图。
一种远程检查设备具有设置于成像器头部中并且捕获图像数据的成像器。有源显示单元接收数字形式的图像数据并且在有源显示器上用图形再现图像数据。移动跟踪传感器跟踪成像器头部和/或图像显示单元的移动。在一些方面中，位于有源显示单元中的计算机处理器使用来自跟踪成像器头部的移动的移动跟踪传感器的信息以生成和显示指示成像器头部的位置的标记。在另外的方面中，计算机处理器使用来自跟踪有源显示单元的移动的移动跟踪传感器的信息以控制成像器头部的移动。在其它方面中，计算机处理器使用来自跟踪有源显示单元的移动的移动跟踪传感器的信息以修改有源显示器上再现的图像数据。
更多应用领域根据这里提供的描述将变得清楚。应当理解该描述和具体例子仅用于示例目的而不用来限制本公开内容的范围。
包括图1A-1F的图1是图示了用于与远程检查装置一起使用的手持远程用户接口的一组视图。
包括图2A-2C的图2是图示了远程检查装置的示图。
图3A是图示了具有多个成像器和成像器移动传感器的成像器头部的透视图。
图:3B是图示了图3A的成像器头部的横截面图。
图4是图示了模块化远程检查装置系统的框图。
图5是图示了确定3D成像器头部位置的流程图。
图6是图示了用于图4的模块化远程检查装置系统的操作方法的流程图。
图7是图示了指示成像器头部位置信息的标记的显示的视图。
包括图8A-8C的图8是图示了数字成像器和数字显示器的框图。
这里描述的附图仅用于图示目的而不用来以任何方式限制本公开内容的范围。
具体实施方式
主要参照图1A-1F，用于与远程检查装置一起用的手持用户接口 100具有一个或者多个输出部件，比如有源显示器102。也提供多个用户接口输入部件104，比如按钮，操纵杆、推板等。在一些实施例中，用户接口 100可以包括陀螺仪、加速计和/或GPS，比如差动 GPS0也可以提供连接机构104，比如多个数据端口和/或对接架。
在一些实施例中，连接机构104的数据端口可以包括USB端口、火线端口、蓝牙等。 这些数据端口可以位于用户接口的由诸如橡胶索环(grommet)等之类的盖105保护的腔内。在一些实施例中，盖105可以具有便于用户拆卸盖的突出部107。在另外或者替代的实施例中，盖105可以在一端上通过铰链附着到腔开口的边缘，以保证盖105在被拆卸时不会丢失。[0027]在另外或者替代的实施例中，连接机构106的对接架包括保持两个扩展卡108的扩展卡对接架。对接架使用键槽110以引导插入扩展卡108并且在板112上保持它们就位。 扩展卡108具有配合于键槽110内的轨114。扩展卡也具有便于用户操纵并且引导卡108 的定向的助握部件116。
现在转向图2A，远程检查装置的一个实施例一般包括三个主要部件数字显示器壳观、数字成像器壳M以及将数字显示器壳28和数字成像器壳M互连的柔性线缆22。柔性线缆22被配置成在它被推入视觉隐蔽区域如送水管、墙壁等中时弯曲和/或变弯。柔性线缆22是外径范围为Icm的肋式圆柱形管道。管道由金属、塑料或者合成材料制成。根据应用可适用更小或者更大直径。同样地，本公开内容也可以设想用于柔性线缆22的其它适当构造。
数字成像器壳M耦合到柔性线缆22的远端。数字成像器壳M呈与柔性线缆22 同心对准的基本上圆柱形状。然而可以设想数字成像器壳M采用其它形状。在任何情况下，圆柱形数字成像器壳104的外径优选地尺寸设定成基本上等于或者小于柔性线缆102 的外径。
数字成像装置沈嵌入于圆柱形数字成像器壳M的向外端。数字成像装置沈捕获与柔性线缆22的远端邻近的观察区域的图像，并且将图像转换成数字视频信号。在一些实施例中，附件30可拆卸地耦合到数字成像器壳14。
数字成像装置106需要比非数字成像装置相对更多的信号接线。因此并且现在参照图8A，在数字成像器壳M中包括数字视频信号转换装置，以便使数字视频信号串行化， 并且由此减少为了穿过柔性线缆22而需要的接线数目(参见图2A)。例如并且具体参照图 8A，通过使用数字成像器壳M中的差动LVDS串行器32以将数字视频信号34重新格式化成差动LVDS信号36，为了从数字成像器壳向数字显示器发送视频信号而需要的接线数目可以从十八个接线减少至八个接线。然后，在数字显示器壳观中的差动LVDS去串行器38 接收LVDS信号36，并且将它转换回数字视频信号34以供数字视频显示器使用。在这种情况下，LVDS信号36将为了发送数字视频信号而需要的十二个接线更换为为了发送LVDS信号而需要的两个接线。还需要六个更多接线一个用于功率、一个用于接地、两个用于LED 光源、一个用于串行时钟信号而一个用于串行数据信号。本领域技术人员将认识到串行时钟信号和串行数据信号用来在开机时启动数字成像装置26。在一些另外或者替代的实施例中，可以通过已知技术来甚至进一步减少接线数目。
现在参照图8B，在另一实施例中，在数字成像器壳M中的数模转换器40将数字视频信号；34转换成模拟视频信号42。这一模拟视频信号42又由显示器壳观中的模数转换器44接收并且转换回数字视频信号34。类似于串行器的使用，模数转换器的使用将接线数目从十八个接线减少至八个接线。同样需要两个接线以提供模拟电压信号。
现在参照图8C，在又一实施例中，数字视频信号34由数字成像器壳M中的视频编码器46转换成NTSC/PAL信号48。本领域技术人员将容易认识到NTSC是用于美国和日本电视广播的标准，而PAL是它的等效欧洲标准。这一 NTSC/PAL信号48然后由显示器壳观的视频解码器50重新转换成数字视频信号34。
将数字视频信号恢复成它的原有形式允许使用数字显示器再现由数字成像装置 104捕获的视频。数字显示器的使用可以利用这样的显示器的各种能力。例如可以通过使
5用就像素而言比显示器更大的成像器或者通过数字缩放来获取数字摇摄和缩放能力。因此可以移动显示器以得到在成像器头部的固定视锥内的更大细节/灵活性。也可以实施软件轮转以通过从彩色切换成黑白在低空间中增加感知的清晰度和对比度。
现在转向图2B，模块化远程检查装置20的另一实施例具有远程数字成像器壳观。 在这一实例中，远程壳观被配置成保持于检查装置20的用户的另一只手中、放置于旁边或者可拆卸地附着到用户个人或者用户环境中的便利结构。柔性线缆22附着到配置成由用户握住的推杆壳52并且/或者穿过推杆壳52。一系列肋式圆柱形管道部分22A-22C将推杆壳52连接到圆柱形数字成像器壳M。一个或者多个延伸部分22B可拆卸地附着于部分 22k与22C之间，以延长柔性线缆22的将推杆壳52和数字成像器壳M互连的部分。应当容易理解部分22A-C也可以使用于与图2A中所示实施例类似的实施例中，其中数字显示器壳28并未远离而是代之以与推杆壳52组合。
回到图2B，柔性线缆穿过推杆壳52到达数字显示器壳28。例如，从推杆壳52延伸的卷绕线缆部分22D连接到从数字显示器壳观延伸的肋式圆柱形管道部分22E。因此柔性线缆22经过肋式圆柱形管道部分22A-22C向推杆壳52输送来自数字成像装置沈的串行化数字视频信号，它经过该推杆壳由卷绕线缆部分22D和肋式圆柱形管道部分22E透明地传向远程数字视频显示器壳观。应当容易理解一个或者多个延伸部分22B可以用来延长将推杆壳52与数字显示器壳观和数字成像器壳M互连的任一个或者两个线缆部分。
可以设想另一如下实施例，在该实施例中柔性线缆22终结于推杆壳52并且推杆壳52包括无线发送器装置，由此充当发送器壳。在这样的实施例中，应当容易理解数字显示器壳观包含无线接收器装置，并且从推杆壳52向数字显示器壳观无线发送串行化数字视频信号。也应当容易理解向推杆壳52和数字显示器壳观提供一个或者多个天线以便于无线通信。适合于在这一实施例中使用的无线通信类型包括蓝牙、802. 11(b),802. 11 (η)、 无线USB和其它无线通信类型。
主要参照图2A-2C，远程检查装置200的一些实施例具有虚拟现实和/或扩充现实显示功能。在三个实施例中的一个或者多个实施例中，位于显示单元和成像器头部中的移动跟踪传感器提供可用于确定显示单元位置和定向和域成像器头部位置和定向的信息。 显示单元移动跟踪传感器设置于显示单元中。示例显示单元移动跟踪传感器包括加速计、 陀螺仪、利用三角测量的声纳技术、差动GPS、万向节和/或眼球镇流器(eyekillkillast)。 成像器头部移动跟踪传感器设置于成像器头部、机动卷轴中和/或显示单元中。设置于成像器头部中的示例成像器头部移动跟踪传感器包括加速计、陀螺仪、光学鼠标、利用三角测量的声纳技术、差动GPS、万向节和/或眼球镇流器。设置于卷轴中的示例成像器头部移动跟踪传感器包括跟踪馈送和收回成像器头部的线缆的移动的部署传感器。设置于显示单元中的示例成像器头部移动跟踪传感器包括从成像器头部中的成像器捕获的视频提取运动矢量的软件模块。
在这些实施例中的一些实施例中，关于成像器头部位置和定向的信息用来生成和在有源显示器上再现标记，该标记向用户指示成像器头部位置和定向。示例标记包括成像器头部的3D坐标、指示成像器头部位置和定向的图标以及成像器头部的3D路径。向有源显示器直接再现标记。还通过使用显示器的位置和定向来向扩充现实显示器再现标记以动态显示标记，从而在用户的周围环境中传达成像器的路径和位置。
6[0040]在一些实施例中，关于显示位置和定向的信息用来控制成像器头部移动。就这一点而言，将显示器壳从一侧移向另一侧联接于成像器头部的角度。在成像器头部中的微电机、软线线缆和/或有线线缆用来联接成像器头部。在一些实施例中，前后移动显示器壳使用机动线缆卷轴来馈送和收回成像器头部。
在一些实施例中，关于显示器壳的位置和定向的信息用来后处理数字图像。进行这一后处理以摇摄、缩放和/或旋转数字图像。在一些实施例中，关于成像器头部的位置的信息用来旋转图像以便获得数字图像的“顺向(up is up)”显示。
现在具体参照图2C，体现为手持显示器202的用户接口具有用于控制成像器头部 204之一的位置的用户接口输入部件。此外，手持显示器202还具有用于跟踪手持显示器 202的移动的传感器，比如加速计、陀螺仪、万向节和/或眼球镇流器。在用户选择的操作模式中，感测的手持显示器202的移动也用来控制成像器头部204的位置。在用户选择的另一操作模式中，用户接口输入部件和感测的手持显示器202的移动用来处理(例如摇摄、缩放等)手持显示器202显示的捕获图像。还向远程显示器205传达未处理的捕获图像。在用户选择的又一操作模式中，感测的手持显示器的移动用来处理捕获图像，而用户接口输入部件用来控制一个或者多个成像器头部的位置。在用户选择的另外操作模式中，感测的手持显示器的移动用来控制一个或者多个成像器头部的位置，而用户接口输入部件用来控制捕获图像的处理。
一种用于对头部进行定位的机构包括通过馈送和/或收回线缆来馈送和/或收回头部的机动线缆卷轴208。适合于在对成像器头部进行定位时使用的其它机构包括成像器头部中的联接成像器和/或成像器头部的微电机、线缆部分206中的联接成像器头部204 的接线和/或线缆部分的联接成像器头部204的软线。
卷轴208可以包括无线发送器装置，由此充当发送器壳。应当容易理解数字显示器壳202包含无线接收器装置，并且从卷轴208向手持显示器202无线发送串行化数字视频信号。适合于与远程检查一起使用的无线通信类型包括蓝牙、802. 11(b) ,802. 11(g), 802. 11 (η)、无线USB、Xigbee、模拟、无线NTSC/PAL和其它无线通信类型。
如下文参照图3进一步所述，两个或者更多光源沿着一个或者多个成像器302和 /或304的周界从圆柱形成像器头部300的向外端突出。成像器302和/或304直接或者间接凹陷于光源之间。光源是超亮LED。适合于与成像器头部一起使用的超亮LED包括 Nichias牌LED。超亮LED与标准LED相比产生约十二倍的光强。具体而言，超亮LED如 5mm NichiasLED各自产生1.5以上流明。包括超亮LED产生了光输出的明显差异而且产生了比标准LED多得多的热。因此，成像器壳包括用于容纳超亮LED的散热器。
透明管状物包住成像器头部300内的成像器302和304以及光源。透明管状物还可以提供成像光学器件(即分层透明成像器管状物)，以便与一个或者多个成像器302和/ 或304的焦点的先前位置相比向外有效拉动焦点。对于给定形状的成像器头部300，焦点的这一改变加宽了有效视野，因此使由柔性线缆和成像器头部300形成的蛇形物更有用。焦点的这一改变还允许一个或者多个成像器302和304相对于产生光的LED的垂直偏移，由此使得有可能组装更小直径的成像器头部300。
暂时转向图2C，提供各种类型的成像器头部204，各头部具有不同类型和/或组合的以不同使用类型为目标的成像装置、光源和/或成像光学器件。例如，成像器头部204之一缺乏光源和成像光学器件。而且，成像器头部204之一还具有如下光源，这些光源在红外光谱中产生比另一成像器头部提供的光相对更大数量的光。在这种情况下，使用在红外光谱中产生光的LED，并且在成像光学器件中包括有选择地通过红外光的光学滤波器。这种红外成像头部尤其好地适合于夜视，并且增加电镀管中的观察距离和细节。在另一成像器头部中省略光源，以实现具有红外滤波器的热成像头部。成像器头部204中的另一成像器头部具有能够在紫外光谱中产生光的光源。在这种情况下，使用在紫外光谱中产生光的LED， 成像光学器件包括有选择地通过紫外光的光学滤波器。这种紫外光成像器头部尤其好地适合于杀灭细菌和使生物材料发荧光。成像器头部204中的又一成像器头部具有白光源。另外，至少一个成像器头部204具有多个成像器。一个这样的成像器头部具有热成像装置和可见光谱成像装置。在这种情况下，当操作热成像装置而不是可见光谱成像装置时，熄灭头部的可见光源以允许热成像。应当容易理解可以单独地或者以任何组合供应任何或者所有不同类型的成像器头部204。[0048]数字显示器202在计算机可读存储器中存储软件，并且用计算机处理器执行软件以便操作头部204。用于操作头部204的软件具有用于在操作不同类型的成像器头部204 时使用的各种操作模式。用于操作数字显示器的软件还具有图像处理能力以增强图像。图像处理能力为不同成像器头部204所特有。[0049]可以在本发明的受让人于2006年12月22日申请、于2007年8月9日作为美国公开号2007/0185379公开并且名称为“Modular RemoteInspection Device with Digital Imager"的第11/645280号的美国专利申请中发现关于成像器头部的更多信息、使用推杆而不是卷轴的实施例以及在前述实施例、替代实施例或者本公开内容的另外实施例中使用的其它部件。前述专利申请和出版物出于任何目的整体结合于此。[0050]一个或者多个成像器头部204包括环境条件传感器。例如成像器头部之一包括温度传感器。向手持显示器202、头部装配的显示器210和静态显示器205传达这一感测的环境条件信息以便向用户传达。还应当容易理解一个或者多个成像器头部204无成像器。[0051]现在转向并且主要参照图3A和3B，成像器头部300具有多个成像器。例如成像器头部300具有在不同方向上定向的第一成像器302和第二成像器304。成像器302和304 被正交地定向。用户可选显示模式显示这些成像器302和304中的一个或者两个成像器捕获的视图。[0052]成像器头部300具有头部移动位置传感器。成像器头部300的流由与发射激光束的激光器308组合的光学鼠标芯片流传感器306感测。3轴陀螺仪芯片312和3轴加速计芯片314也设置于头部300中。可以设想设置于头部300中的替代或者另外的传感器包括利用三角测量的声纳技术、差动GPS、万向节和/或眼球镇流器。[0053]回到图2C，线缆卷轴208也具有跟踪线缆卷轴的馈送和/或收回的传感器。除了捕获的图像之外，线缆206还向卷轴208传达感测的成像器移动。卷轴208然后将捕获的图像与成像器头部中的传感器和卷轴208中的传感器提供的传感器信息一起向手持显示器202无线传达。[0054]手持显示器202通过使用感测的成像器移动以递归地确定头部位置来使用感测的成像器移动随时间跟踪成像器头部移动。手持显示器202在计算机可读介质中将这一跟踪的成像器头部移动记录为成像器头部位置序列。手持显示器202通过从捕获的图像提取运动矢量并且使用运动矢量以递归地确定头部位置来随时间并行跟踪成像器头部移动。手持显示器202在计算机可读介质中将这一跟踪的成像器头部移动记录为这些成像器头部位置的序列。接着手持显示器202通过比较跟踪的成像器头部移动的两个记录来确定成像器头部位置。比较两个记录实现提高确定成像器头部位置的准确度。[0055]现在转向图5，用卡尔曼滤波器502实现3D成像器头部位置的计算。例如，卡尔曼滤波器处理来自设置于成像器头部中的三轴加速计502、陀螺仪506和光学鼠标传感器508 的输入。卡尔曼滤波器也处理来自如下卷轴上的部署传感器510的输入，该卷轴馈送头部附着到的线缆。另外，卡尔曼滤波器处理来自光学流处理器512的输入，比如运动矢量，该处理器从在头部移动期间捕获的视频图像514提取运动矢量。[0056]现在转向并且主要参照图7，成像装置的一个实施例确定成像器头部位置在三维坐标系802中的坐标800。相对于起点803(该处开始出现成像器头部移动的感测)计算坐标800。起点803是头部进入送水管时所在的点。用于感测成像器头部的位置和/或定向的适当类型的示例传感器包括加速计、陀螺仪、光学鼠标、利用三角测量的声纳技术、差动 GPS、万向节和/或眼球镇流器。[0057]传达成像器头部位置的一个或者多个标记根据多个用户可选模式之一显示于手持显示器上。在用户可选模式之一中，坐标800显示于捕获图像的覆盖图中。在另一用户可选模式中，指示头部位置和定向的图标804(图7)与坐标800组合显示。图标804也与头部从起点803向图标804和坐标800所示当前头部位置行进的路径806组合显示。通过随时间确定头部的位置并且在计算机可读存储器中依次记录头部位置来计算路径806。[0058]在另一实施例中，起点是卷轴的位置。在这种情况下，通过使用差动GPS以随时间观测头部和卷轴位置来确定卷轴的位置和成像器头部到送水管的路径。一旦成像器头部进入送水管，成像器头部的差动GPS对于跟踪成像器头部移动的有效性变低，因此如上文所述通过使用头部中的传感器和/或从捕获的图像提取运动矢量在送水管中进行跟踪。[0059]在成像器头部位置已知的情况下，用户可以确定何处挖掘或者获得对成像器头部的位置的访问。在成像器头部的路径806也已知的情况下，用户可以确定需要在访问时避免的障碍物的位置，从而物理上获得对与成像器头部的位置匹配的位置的访问。这一能力例如有助于寻求对破裂送水管进行定位的水管工人而无损于任何其它送水管。访问策略因此可以由用户计划。[0060]现在回到图2C，另一实施例使用扩充现实技术以在用户的周围环境中传达标记。 例如生成标记以图示3D头部位置和路径。基于图示3D成像器头部位置和/或路径的标记， 用户佩戴的扩充现实显示器210向用户显示标记。扩充现实显示器在提供头顶显示器之时允许用户查看他们的周围环境，该头顶显示器覆盖用户对他们的周围环境的查看。利用卷轴作为起点，基于来自如下传感器的信息来计算标记，这些传感器感测扩充现实显示器210 的位置和定向以及卷轴208的位置。因此，无论显示器201如何移动，用户都持续地体验标记。[0061]用于扩充现实显示器的标记包括代表成像器头部的图标。基于显示器的位置和定向以及已知起点(感测的卷轴位置)来生成这一图标。代表成像器头部的标记具有在用户的周围环境中与成像器头部的位置一起向用户传达的尺寸、形状、远景、定向和标度。例如图标是以45度角背离用户的箭头。该箭头用图形再现为向上，并且箭头的基部大于箭头的顶端以便传达箭头的定向。随着用户移向头部位置和从头部位置移开，再现箭头改变以使箭头看来变大和变小，以便向用户提供更近地移向头部位置和从头部位置移开的体验。随着用户上下移动，箭头的外观伸长和缩短，以便在用户的周围环境中向用户提供与用户在周围环境内的位置持续一致的观测箭头定向的体验。随着用户改变显示器210的定向以便在周围环境中游览，箭头的外观上下左右移动，以便在用户的周围环境中向用户提供与用户在周围环境内的查看方向持续一致的观测箭头位置的体验。[0062]还再现从卷轴到成像器头部的具有尺寸、形状、远景、定向和标度的如下路径，该路径在用户的周围环境中准确地引导用户从起点(即卷轴208)到成像器头部的位置。同样根据显示器210的位置和定向来控制路径的尺寸、形状、位置、远景和定向。实现路径的外观控制以在用户的周围环境中向用户提供与用户在周围环境中的查看方向和位置持续一致的观测路径的体验。[0063]在用户可选操作模式中，手持显示器202作为扩充现实显示器来操作。在手持显示器202的后部上的相机捕获用户的周围环境的图像并且向用户显示图像。然后用于头部位置和路径的标记呈现于手持显示器202上以覆盖用户的周围环境的捕获图像。响应于显示器的位置和定向来控制标记(即图标和路径)的尺寸、形状、远景和定向。实现图标和路径的外观控制以在用户的周围环境中向用户提供与手持显示器在用户的周围环境中的位置和定向持续一致的观测图标和路径的体验。适合于感测扩充现实显示器、卷轴和成像器头部的示例传感器包括加速计、陀螺仪、光学鼠标、利用三角测量的声纳技术、差动GPS、万向节和/或眼球镇流器。[0064]在用户可选操作模式中，显示器210和/或显示器202通过提供由成像器捕获的图像的视图(比如送水管内部)来充当虚拟现实显示器。在这样的实施例中，跟踪的显示器210和/或显示器202的位置用来控制图像的后处理，以便实现用户与捕获的图像的虚拟现实交互。例如应用缩放、摇摄和/或图像旋转，并且在显示器210和/或显示器202上显示缩放、摇摄和/或旋转的图像。因此用户虚拟地浏览成像器查看的送水管或者其它周围环境内部。同时向静态显示器205显示非缩放、非摇摄和/或非旋转的图像。适合于感测手持显示器、卷轴和成像器头部的位置和定向的示例传感器包括加速计、陀螺仪、光学鼠标、利用三角测量的声纳技术、差动GPS、万向节和/或眼球镇流器。[0065]在另一用户可选操作模式中，用户选择另外的图像后处理模式。例如用户在默认快门模式、夜间快门模式、运动模式、室内环境模式、室外环境与反射环境模式之间选择。 这一类后处理在虚拟现实操作模式期间应用于由成像器捕获的图像并且由佩戴的显示器 210、手持显示器202和静态显示器205显示。正常查看模式和明亮查看模式的例子仅为一个例子。应当容易理解通过对捕获的图像的后处理、成像器头部产生的光改变、头部联接和 /或其组合来实现这些查看模式和其它查看模式。[0066]现在转向图4，一种远程检查装置系统包括手持显示器上的手动用户接口部件 400，该部件向图像缩放模块402、图像旋转模块404和/或图像摇摄模块406传达用户选择。模块402-406存储于手持显示器和/或扩充现实显示器的计算机可读存储器中。模块 402-406也由驻留于手持显示器或者扩充现实显示器上的计算机处理器执行。附着到手持显示器和/或扩充现实显示器的佩戴和/或保持的移动传感器408向图像缩放模块402、 图像旋转模块404和/或图像摇摄模块406传达手持显示器或者扩充现实显示器的用户移动。用户接口部件400和/或移动传感器408向驻留于机动卷轴上的成像器头部移动控制模块410传达用户选择和显示器的移动。头部移动控制模块410又生成对如下头部的移动进行控制的一个或者多个头部移动控制信号412，该头部包含供应图像数据416的成像器 414。控制信号412操作机动卷轴以控制线缆的馈送和收回。控制信号412也操作线缆或者线缆的软线。机动卷轴还通过线缆向成像器头部传达一些控制信号412以操作成像器头部的微电机。对于移动传感器，加速计和陀螺仪的输入是转换成角度和角度测量的加速度和旋转数据(弧度)。将这些测量转换成控制信号(例如15度为15度)。[0067]图像缩放模块402、图像旋转模块404和图像摇摄模块406协作以缩放、摇摄和旋转图像，以便实现部分图像数据416的虚拟现实显示。例如显示器的包括倾斜和摆动的用户移动可以实现图像数据416从一侧到另一侧以及上下的摇摄。而且，显示器的用户移动和部件400的操纵杆或者按钮板的促动缩放图像数据。另外，按照计算的显示器位置和成像器位置来旋转缩放和摇摄的图像，以参照成像器位置和显示器位置基于重力矢量来实现图像数据的竖立显示。在头部笔直向下或者笔直向上指向的情况下，加速计进入中间状态并且被禁用，以保持于最后输入直至加速计检测到某种旋转改变。然后向显示器手持显示器或者头部装配的显示器上的虚拟现实图像显示模块420提供图像数据的所得缩放、摇摄和旋转部分426，以便向用户显示。还旋转和向显示模块420提供图像数据416，以便作为原始分辨率图像424向外部显示器传达。[0068]图像模式选择模块422从手动用户接口部件400接收用户选择，并且解释这些选择，以选择用于向图像数据416和部分图像数据似6应用的图像后处理。因而虚拟现实显示模块420向图像数据416应用所选图像后处理以获得部分426。以原始分辨率的形式向外部显示器供应旋转图像数据424，同时以似6的形式通过手持显示器和头部装配的显示器再现图像数据的经过后处理的缩放、摇摄和旋转的部分。[0069]从卷轴向位于头部装配的显示器上的扩充现实图像显示模块4 发送感测的成像器移动信息418和图像数据416。扩充现实显示模块4 通过从图像数据416提取运动矢量并且使用运动矢量和感测的成像器移动信息418以确定成像器头部位置来跟踪成像器头部位置和路径。在头部位置和路径已知的情况下，扩充现实图像显示模块428生成标记430以通过头部装配的显示器的扩充现实显示部件向用户显示头部位置和路径。部分地基于来自头部装配的显示器上的移动传感器408的输入来计算这一标记430。[0070]现在转向图6，一种用于与远程检查装置一起使用的操作方法包括在步骤600从设置于远程检查装置的成像器头部中的成像器接收图像数据。手持显示器和头部装配的显示器的用户接口输入部件在步骤602监视用户选择。附着到手持显示器和头部装配的显示器的显示位置传感器在步骤604监视手持显示器和头部装配的显示器的移动。在步骤610 进行图像数据的后处理，以根据用户选择和显示器移动来摇摄、缩放和旋转图像数据。根据用户所选后处理模式，在步骤612在手持显示器和头部装配的显示器上进行图像数据的进一步后处理，以改变摇摄、缩放和旋转的图像数据的外观。接着手持显示器、头部装配的显示器和外部显示器的显示部件在步骤614再现图像数据。手持显示器和头部装配的显示器在步骤616基于用户选择和显示器移动来生成成像器位置控制信号，并且向机动卷轴上的图像位置控制机构输出这些控制信号，该机动卷轴响应于部分控制信号来馈送和收回成像器头部。机动卷轴还响应于另一部分控制信号来控制线缆。机动卷轴进一步向成像器头11部上的微电机传达另外部分的控制信号。这些微电机响应于另外部分的控制信号以控制成像器头部位置。[0071]在步骤606，在捕获图像数据期间，在手持显示器和头部装配的显示器上监视成像器移动。例如，在步骤608通过来自设置于成像器头部中的传感器的输入来监视成像器移动。通过线缆向卷轴传达传感器输入，在那里又无线传达到手持显示器或者头部装配的显示器。在步骤606还通过从在步骤600接收的图像数据提取运动矢量来检测成像器移动。 通过手持显示器和头部装配的显示器来提取运动矢量。手持显示器和头部装配的显示器在步骤618跟踪这些成像器移动以便计算成像器头部的3D位置。然后手持显示器和头部装配的显示器在步骤618生成标记。头部装配的显示器基于头部装配的显示器的位置和定向来生成标记，以便向用户图示头部位置和路径。手持显示器基于手持显示器的位置和定向来生成标记，以向用户图示头部位置和路径。头部装配的显示器和手持显示器通过它们的相应显示部件来再现它们的相应标记。[0072]前文描述在性质上仅为举例而不用来限制本公开内容、应用或者用途。
权利要求
1.一种远程检查设备，其特征在于包括成像器，其设置在成像器头部中并且用于捕获图像数据；柔性线缆，其具有远端和近端，其中所述远端连接到所述成像器头部，其中所述柔性线缆的所述近端延伸到与用户接近的位置，并且其中用于发送所述图像数据的接线由所述柔性线缆容纳并且从所述远端延伸到所述近端；有源显示单元，其从所述成像器接收数字形式的所述图像数据并且在有源显示器上用图形再现所述图像数据；一个或者多个移动跟踪传感器，所述移动跟踪传感器中的至少一部分驻留在所述成像器头部中并且配置成跟踪所述成像器头部的移动；以及计算机处理器，其位于所述有源显示单元中并且使用来自所述移动跟踪传感器的信息以在所述有源显示器上生成和显示标记，所述标记指示所述成像器头部的位置和所述成像器头部相对于所述成像器头部的起始位置穿越的路径，其中所述成像器头部穿越的所述路径指示所述成像器头部的当前位置、所述成像器头部的中间位置和所述成像器头部的起始位置。
2.根据权利要求
1所述的设备，其特征在于，所述标记包括所述成像器头部的在以所述成像器头部的起点作为其原点的三维坐标系中的坐标。
3.根据权利要求
1所述的设备，其特征在于，所述标记包括图标，所述图标在以所述成像器头部的起点作为其原点的三维坐标系中以坐标图示所述成像器头部的位置和定向。
4.根据权利要求
1所述的设备，其特征在于，所述移动跟踪传感器进一步被限定为加速计、陀螺仪、光学鼠标、利用三角测量的声纳技术、差动GPS、万向节或者眼球镇流器中的至少一个。
5.根据权利要求
1所述的设备，其特征在于，所述移动跟踪传感器中的至少一部分位于所述有源显示单元中并且配置成跟踪所述有源显示单元的移动。
6.根据权利要求
5所述的设备，其特征在于，所述计算机处理器基于来自位于所述有源显示单元中的所述移动跟踪传感器的输入而生成成像器头部移动控制信号，并且向控制所述成像器头部的移动的机构输出所述成像器头部移动控制信号。
7.根据权利要求
6所述的设备，其特征在于，所述机构进一步被限定为位于所述成像器头部中的微电机。
8.根据权利要求
6所述的设备，其特征在于，所述机构包括机动卷轴，所述机动卷轴馈送和/或收回延伸所述成像器头部的线缆。
9.根据权利要求
5所述的设备，其特征在于，所述计算机处理器根据从位于所述有源显示单元中的所述移动跟踪传感器接收的输入来操纵所述图像数据。
10.根据权利要求
5所述的设备，其特征在于，所述计算机处理器从所述成像器在所述成像器头部的移动期间捕获的图像数据中提取运动矢量来跟踪所述成像器头部的移动。
11.根据权利要求
1所述的设备，其特征在于，所述有源显示单元进一步具有扩充现实显示器，并且所述标记由所述扩充现实显示器再现以覆盖用户的周围环境的视图。
专利摘要
本实用新型提供了一种远程检查设备，其特征在于包括成像器，其设置在成像器头部中并且用于捕获图像数据；柔性线缆，其远端连接到成像器头部，近端延伸到与用户接近的位置，并且用于发送图像数据的接线由柔性线缆容纳并且从远端延伸到近端；有源显示单元，其从成像器接收图像数据并且在有源显示器上再现；一个或者多个移动跟踪传感器，其中的至少一部分驻留在成像器头部中并且配置成跟踪成像器头部的移动；以及计算机处理器，其位于有源显示单元中并且使用来自移动跟踪传感器的信息以在有源显示器上生成和显示标记，所述标记指示成像器头部的位置及其相对于起始位置穿越的路径，其中所述路径指示成像器头部的当前位置、中间位置和起始位置。
文档编号G09G5/08GKCN202258269SQ200990100111
公开日2012年5月30日 申请日期2009年2月2日
发明者保尔·J·埃克霍夫, 布兰顿·瓦特, 杰夫·舍贝尔, 杰弗里·J·米勒, 泰伊·纽曼, 阿尔·伯恩莱因 申请人:视感控器有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan