电子设备和采集方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种电子设备和采集方法。根据本发明实施例的电子设备，包括：固定单元，其中电子设备能够通过该固定单元被佩戴在用户的头部；处理单元，设置在固定单元中，配置来获得要显示的第一图像；显示单元，配置来显示所获得的第一图像；连接单元，配置来连接固定单元和显示单元；采集单元，配置来对空间控制区域进行采集，并获得采集结果；处理单元还配来根据采集结果确定空间控制区域中是否存在操作体，以及当确定空间控制区域中存在操作体时，根据采集结果识别操作体的动作并生成识别结果，其中当电子设备被佩戴在用户的头部时，用户沿第一方向观看显示单元显示的其获得的第一图像，以及采集单元沿第二方向采集空间控制区域。
【专利说明】电子设备和采集方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及一种电子设备和采集方法。具体地，本发明涉及一种能够被佩戴在头部的电子设备和应用于相应的电子设备的采集方法。
【背景技术】
[0002]随着通信技术的发展，各种便携式电子设备被广泛应用，例如，平板式计算机、智能手机、游戏机和便携式多媒体播放器等。然而，用户在使用当前的便携式电子设备时，通常需要用手握持电子设备，并且保持特定的姿势以对电子设备进行操作或者观看电子设备所显示内容。这使得用户在对电子设备操作时，难以进行其他动作，并且操作一段时间之后，用户的手部、肩部、颈部等部位容易感到疲劳。
[0003]为了解放用户的双手，改变用户的操作姿势，并且在减小占用空间的同时给用户带来更好的观看体验，近年来提出了头戴式电子设备。目前的头戴式电子设备通常包括针对用户眼部的显示单元，以方便用户观看。然而，大多数现有的头戴式电子设备向用户提供的交互方式比较单调。通常用户需要用通过触摸板、控制按键、小键盘之类的输入单元对电子设备进行控制。而在用户使用头戴式电子设备的情况下，由于无法看到设置在头戴式电子设备上的触摸板、控制按键和小键盘，需要预先熟悉这些输入单元的设置，并且容易造成误触。
【发明内容】
[0004]本发明实施例的目的在于提供一种电子设备及应用于电子设备的采集方法，以解决上述问题。
[0005]本发明的一个实施例提供了 一种电子设备，包括:固定单元，其中电子设备能够通过该固定单元被佩戴在用户的头部；处理单元，设置在固定单元中，配置来获得要显示的第一图像；显示单元，配置来显示所获得的第一图像；连接单元，配置来连接固定单元和显示单元，其中连接单元至少具有第一状态，在第一状态下，显示单元中的至少第一部分位于用户的可视区域内且朝向用户；采集单元，配置来对空间控制区域进行采集，并获得采集结果；处理单元还配来根据采集结果确定空间控制区域中是否存在操作体，以及当确定空间控制区域中存在操作体时，根据采集结果识别操作体的动作并生成识别结果，其中当电子设备被佩戴在用户的头部时，用户能够沿第一方向观看显示单元显示的其获得的第一图像，以及采集单元沿第二方向对空间控制区域进行采集，其中第一方向与第二方向之间的夹角在预定夹角范围内。
[0006]本发明的另一实施例还提供了一种采集方法，应用于电子设备，其中电子设备包括:固定单元，其中电子设备能够通过该固定单元被佩戴在用户的头部；显示单元；连接单元，配置来连接固定单元和显示单元，其中连接单元至少具有第一状态，在第一状态下，显示单元中的至少第一部分位于用户的可视区域内且朝向用户；以及采集单元。所述方法包括:获得要显示的第一图像；通过显示单元显示所获得的第一图像；通过采集单元对空间控制区域进行采集，并获得采集结果；根据采集结果确定空间控制区域中是否存在操作体；以及当确定空间控制区域中存在操作体时，根据采集结果识别操作体的动作并生成识别结果，其中当电子设备被佩戴在用户的头部时，用户能够沿第一方向观看显示单元显示的其获得的第一图像，以及采集单元沿第二方向对空间控制区域进行采集，其中第一方向与第二方向之间的夹角在预定夹角范围内。
[0007]在根据本发明实施例的电子设备和采集方法中，可通过头戴式电子设备中的采集单元采集用户在空间控制区域中做出的手势，并且通过识别所采集的在空间控制区域中做出的手势能够控制头戴式电子设备，使得用户在进行输入时，能够摆脱例如触摸面板、控制按键之类的设置在头戴式电子设备上的输入单元的束缚，从而给用户带来更丰富的输入方式，方便了用户的操作，并且改善了用户与电子设备直接进行交互操作时的交互体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将简要描述本发明的实施例描述中所需要使用的附图。
[0009]图1示出了根据本发明一个实施例的电子设备的示例性框图。
[0010]图2a和图2b是示出了图1中所示的电子设备的示例情形的说明图。
[0011]图3是示出了当确定空间控制区域中存在操作体时，处理单元根据采集结果生成识别结果的一个示例的说明图。
[0012]图4是示出了在图3所示的示例中，处理单元根据操作体与电子设备之间的第一距离X和放大虚像的成像位置与电子设备之间的第二距离y将操作体映射到第一图像中的一个示例情形的说明图。
[0013]图5是示出了在电子设备不包括距离检测部件的情况下，将操作体映射到第一图像中的另一示例情形的说明图。
[0014]图6是描述了根据本发明实施例的采集方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015]在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，具有基本上相同步骤和元素用相同的附图标记来表示，且对这些步骤和元素的重复解释将被省略。
[0016]下面，将参照图1说明本发明的一个实施例电子设备。图1示出了根据本发明一个实施例的电子设备100的示例性框图。如图1所示，电子设备100包括固定单元110、处理单元120、显示单元130、连接单元140和采集单元150。
[0017]具体地，电子设备100能够通过固定单元110被佩戴在用户的头部。例如，固定单元110可以包括例如头盔、头带等佩戴部件。处理单元120设置在所述固定单元中。处理单元120可获得要显示的第一图像。第一图像可以是，例如，图片、视频图像、文本、或操作界面等。
[0018]显示单元130显示所获得的第一图像。连接单元140连接固定单元110和显示单元130。连接单元140至少具有第一状态。在第一状态下，显示单元中的至少第一部分位于用户的可视区域内且朝向用户。此外，根据本发明的另一示例，连接单元140还可具有第二状态。在第二状态下，连接单元140可处于折叠状态，使得显示单元130从用户的可视区域内移开。
[0019]根据本发明的一个示例，显示单元130可包括针对用户双眼的显示屏幕，使得用户的能够通过显示屏幕直接观看显示单元130所显示的内容。可替换地，根据本发明的另一示例，显示单元130可包括显示部件和光学系统。显示部件可显示处理单元获得的第一图像。光学系统可接收从显示部件发出的光线，并对从显示部件发出的光线进行光路转换，以形成放大虚像。
[0020]根据本发明的一个示例，显示部件可以是尺寸较小的微型显示屏。光学系统可接收从显示部件发出的光线，并对从显示部件发出的光线进行光路转换，以形成放大虚像。也就是说，光学系统具有正屈光力，并且用户通过光学系统可观看具有较大尺寸的第一图像的放大虚像。从而用户可清楚观看第一图像，并且用户所观看的图像的尺寸不受显示单元的尺寸的限制。例如，光学系统可包括以凸透镜。可替换地，为了减少像差、避免色散等对成像造成的干扰，带给用户更好的视觉体验，光学系统也可由包含凸透镜和凹透镜的多个透镜形成透镜组件。
[0021]根据本发明的另一示例，可沿光学系统的光轴对应地设置显示部件和光学系统可对应设置。具体地，显示部件和光学系统可设置在第一部分中。在此情况下，显示单元130的第一部分可以是不透明的，并且显示单元130还包括设置在连接单元140中的数据传输部件，数据传输部件配置来将处理单元所获得的第一图像传送到显示部件。
[0022]此外，根据本方面的另一示例，显示单元130可还包括:第一光导部件、镜片和第二光导部件。在光学系统接收从显示部件发出的光线，并对从显示部件发出的光线进行光路转换后，第一光导部件可将光线传送到设置在镜片中的第二光导部件。第二光导部件可接收通过第一光导部件传送的光线，并且在连接单元140处于第一状态下，向用户进行反射。在本实施例中，显示部件和光学系统可设置在固定单元110中，并且镜片和第二光导部件设置在第一部分中。可选择地，镜片在从内侧到外侧的方向上满足第一预定透光率，使得用户能够在观看放大虚像的同时能够观看周围环境。另一方面，镜片在从外侧到内侧的方向上满足第二预定透光率。从而在周围环境中的光线较强时可对部分光学进行折射或反射。
[0023]在显示单元130可包括显示部件和光学系统的情况下，显示单元130可通过位于用户的可视区域内且朝向用户的第一部分向用户呈现放大虚像。并且空间控制区域位于显示单元的第一部分和放大虚像的成像位置之间。
[0024]采集单元150对空间控制区域进行采集，并获得采集结果。采集单元150可设置在固定单元110、显示单元130的第一部分和/或连接单元140上。优选地,采集单元可包括用于对空间控制区域进行图像采集的一个或多个图像采集部件，并且采集结果可包括图像采集部件所采集的第二图像。例如，当采集单元包括一个图像采集部件时，该图像采集部件可设置在固定单元110的外表面上。更具体地，固定单元110当固定单元110被佩戴在用户头部时，位于用户头顶部分的外表面上。此外，根据本发明的另一示例，采集单元150可包括多个图像采集部件。例如，采集单元150可包括两个图像采集部件，并且与用户的眼睛对应地设置在显示单元130的一部分的背离用户可视区域的一侧。又例如，如上所述，显示单元130也可包括第一光导部件、镜片和第二光导部件。在此情况下，采集单元150可包括两个图像采集部件，并且对应于用户眼睛的位置设置在显示单元130的镜片的上侧或下侦U。从而采集单元150可在对应于用户眼睛的位置进行图像采集，以确保所采集的图像接近在用户用眼睛实际观看时的景物。此外，采集单元150还可包括设置在显示单元130、固定单元110和连接单元140上的多个图像采集部件，以从对个角度对空间操作区域进行图像采集。可替换地，采集单元150可包括红外检测部件、超声波检测部件和/或接近传感部件，以对空间控制区域中的物体进行检测。此外，采集单元可在包括图像采集部件的同时还包括红外检测部件、超声波检测部件和接近传感部件中的一个或多个。例如，采集单元150可在包括设置在显示单元130、固定单元110或连接单元140上的图像采集部件的同时，还包括接近传感部件，以对空间控制区域中的物体进行检测。采集单元150可在通过图像采集部件进行图像采集的同时通过接近传感部件检测操作体与电子设备之间的距离、操作体的位置等。从而，在确保了较低制造成本的同时能够获得较多的采集信息，便于处理单元依据该识别信息进行后续操作。
[0025]在本实施例中，当电子设备100被佩戴在用户的头部时，用户能够沿第一方向观看显示单元130显示的其获得的第一图像，以及采集单元150沿第二方向对空间控制区域进行采集，其中第一方向与第二方向之间的夹角在预定夹角范围内。根据本发明的一个示例，第一方向与第二方向之间的夹角的绝对值小于或等于90度。也就是说，采集单元150的采集方向与用户的观看方向之间的夹角小于或等于90度。如本领域的技术人员能够理解的，这里的90度为近似值。根据具体的设计需要可调整采集单元150的采集方向与用户的观看方向之间的夹角的范围。
[0026]此外，根据本发明的另一示例，可预先设置采集单元150的采集方向，即，第二方向。可替换地，采集单元150还包括旋转部件。采集单元150可通过旋转部件与固定单元、显示单元的第一部分和/或连接单元相连接，以便于通过旋转部件调节采集单元150的采集方向，即，第二方向。空间控制区域可根据第二方向的改变而相应改变。
[0027]图2a和图2b是示出了图1中所示的电子设备的示例情形的说明图。如图2a和图2b所示，在电子设备200中，采集单元250设置在固定单元210上。显示单元230通过连接单元240与固定单元210相连接。
[0028]根据本发明的一个示例，空间控制区域可位于用户的眼睛前方。从而在如上所述显示单元230包括具有预定透光率的镜片的情况下，用户可在观看显示单元230所显示的图像的同时看到在空间控制区域中的操作体，以便于用户的控制操作体执行相应的操作。具体地，如图2a所示当电子设备200被佩戴在用户的头部时，用户能够沿箭头A所示的第一方向观看显示单元230显示的其获得的第一图像。采集单元250沿箭头B所示第二方向对空间控制区域进行采集。箭头A所指示的方向与箭头B所指向的方向之间的夹角为a。采集单元250可沿箭头B所示的方向对如图2a所示的位于用户眼睛前方的空间控制区域260进行采集。用户可在位于眼睛前方的空间控制区域260中对电子设备200执行例如做出特定手势之类的控制操作。
[0029]然而，当用户在位于眼睛前方的空间控制区域中对电子设备执行控制操作时，需要将手臂抬起至较高的位置。这使得当需要长时间进行控制操作时，用户容易感到疲劳。在此情况下，可调节采集单元250的采集方向，以减少用户在执行控制操作时手臂抬起的幅度。在图2b所示的示例中，当电子设备200被佩戴在用户的头部时，用户能够沿箭头A’所示的第一方向观看显示单元230显示的其获得的第一图像。采集单元250沿箭头B’所示第二方向对空间控制区域进行采集。箭头A’所指示的方向与箭头B’所指向的方向之间的夹角为b，其中夹角b大于夹角a。采集单元250可沿箭头B’所示的方向对如图2b所示的空间控制区域260’进行采集。空间控制区域260’可位于用户头部的斜下方。从而当用户在空间控制区域260’中对电子设备执行控制操作时，不需要将手抬起至眼睛前方。
[0030]处理单元120还可根据采集单元150获得的采集结果确定空间控制区域中是否存在操作体。例如，当采集单元包括图像采集部件时，处理单元120可对采集单元150获得的采集结果进行针对例如用户手部之类的操作体的图像识别以确定空间控制区域中是否存在例如用户手部之类的操作体。可替换地，操作体上可具有特定标识。例如，当操作为用户的手指时，用户的手指上可佩戴有能够发光、表面为高反光材质、或具有特定图案的指环。处理单元120可对采集单元150获得的采集结果进行针对例如指环之类的特定标识的识另O，并且当发现空间控制区域中是否存在该特定标识时，确定空间控制区域中存在例如用户手部之类的操作体。
[0031]此外，当确定空间控制区域中存在操作体时，处理单元120可根据采集结果识别操作体的动作并生成识别结果。根据本发明的一个示例，操作体可以是用户的手部，当确定空间控制区域中存在操作体时，处理单元120可根据采集结果，识别用户的手部的当前姿势，并根据所识别的当前姿势生成识别结果。
[0032]可替换地，根据本发明的另一示例，当确定空间控制区域中存在操作体时，处理单元120可根据采集结果，生成指示操作体在第二图像中的位置的第二位置参数，根据第二位置参数将操作体映射到第一图像中，以获得操作体在第一图像中的第一位置参数，以及根据操作体在第一图像中的第一位置参数，并生成识别结果。
[0033]根据本发明的一个示例，处理单元120可根据识别结果，生成控制指令，并根据控制指令获得第三图像，并且将要显示的图像从第一图像改变为第三图像。也就是说，处理单元120可根据对于空间控制区域中的操作体的识别结果，控制显示单元130的所显示的图像。并且显示单元130可显示处理单元120所生成的第三图像。
[0034]在根据本实施例的电子设备中，可通过头戴式电子设备中的采集单元采集用户在空间控制区域中做出的手势，并且通过识别所采集的在空间控制区域中做出的手势能够控制头戴式电子设备，使得用户在进行输入时，能够摆脱例如触摸面板、控制按键之类的设置在头戴式电子设备上的输入单元的束缚，从而给用户带来更丰富的输入方式，方便了用户的操作，并且改善了用户与电子设备直接进行交互操作时的交互体验。
[0035]此外，根据本发明的另一示例，当显示单元130位于用户可视区域中的第一部分为不透明部分时，当显示单元130还可在显示第一图像的同时显示第二图像，以便于用户清楚地知晓当前自己在空间控制区域中做出的例如手势之类的控制操作。
[0036]图3至图5是示出了当确定空间控制区域中存在操作体时，处理单元根据采集结果生成识别结果的示例的说明图。在图3至图5所示的示例中，处理单元根据采集结果生成指示操作体在第二图像中的位置的第二位置参数，根据第二位置参数将操作体映射到第一图像中，以获得操作体在第一图像中的第一位置参数，以及根据操作体在第一图像中的第一位置参数生成识别结果。在图3至图5中以操作体为用户的手指为例进行了描述，但是本发明不限于此。例如，操作体还可以是操作笔等。此外，在图3至图5所示的示例中，如上所述，显示单元包括显示部件和光学系统，显示单元通过位于用户的可视区域内且朝向用户的第一部分向用户呈现电子设备的处理单元所获得的第一图像的放大虚像。此外，在图3至图5所示的示例中，空间控制区域可位于用户的眼睛前方。
[0037]图3是示出了当确定空间控制区域中存在操作体时，处理单元根据采集结果生成识别结果的一个示例的说明图。在图3所示的示例中，电子设备300的采集单元350包括图像采集部件，并且采集单元350所获得的采集结果包括图像采集部件所采集的第二图像。此外，采集单元350还可包括距离检测部件。距离检测部件可检测操作体与电子设备之间的第一距离。采集单元所获得的采集结果还包括第一距离。
[0038]如图3所示，作为操作体的用户的手指位于空间控制区域中。采集单元350对空间控制区域进行采集并获得采集结果。采集结果中包括关于空间控制区域的第二图像和用户的手指与所述电子设备之间的第一距离。在当处理单元根据采集结果识别出空间控制区域中存在操作体时，处理单元根据第一距离和显示单元330所呈现的放大虚像的成像位置与电子设备之间的第二距离，并且根据第二位置参数将操作体映射到第一图像中，以获得操作体在第一图像中的第一位置参数。
[0039]图4是示出了在图3所示的示例中，处理单元根据操作体与电子设备之间的第一距离X和放大虚像的成像位置与电子设备之间的第二距离y将操作体映射到第一图像中的一个示例情形的说明图。如图4所示，电子设备300的显示单元向用户呈现电子设备的处理单元所获得的第一图像的放大虚像410。电子设备300的图像采集部件对空间控制区域进行采集并获得第二图像。电子设备300的处理单元可对第二图像进行图像识别，以确定用户的手指(或手指的指尖部分)在第二图像中的第二位置421，并获得第二位置421在第二图像中的例如二维位置坐标之类的第二位置参数。然后，根据距离检测部件所检测的操作体与电子设备之间的第一距离X和放大虚像的成像位置与电子设备之间的第二距离1，将用户手指在第二图像中的第二位置参数映射到第一图像中，以获得操作体在第一图像中的映射位置411的例如二维位置坐标之类的第一位置参数。
[0040]具体地，根据本发明的一个示例，可在用户的手指(或手指的指尖部分)处构建与采集单元350的采集方向垂直的虚拟空间控制平面420。第二位置参数可以是在以第二图像中的中心为原点的参考坐标系中，第二位置421的二维位置坐标。可根据第二位置参数和操作体与电子设备之间的第一距离X，获得虚拟空间控制平面420与电子设备之间的第三距离z。然后，根据第三距离X和第二距离I之间的比例关系，将用户手指在第二图像中的第二位置参数映射到第一图像中，以获得操作体在第一图像中的第一位置参数。在本发明的实施例中，与电子设备之间的距离是指与电子设备的与水平面垂直的纵切面之间的距离。
[0041]可替换地，根据本发明的另一示例，在图3所示的示例中，电子设备的采集单元可仅包括图像采集部件而不包括距离检测部件。并且采集单元所获得的采集结果包括图像采集部件所采集的第二图像。在此情况下，处理单元确定第二图像与第一图像的图像对应关系，根据所确定的图像对应关系并且根据第二位置参数将操作体映射到第一图像中，以获得用户的手部的有效操作部分在第一图像中的第一位置参数。
[0042]图5是示出了在电子设备不包括距离检测部件的情况下，将操作体映射到第一图像中的另一示例情形的说明图。在本示例中，第二位置参数是在以第二图像520的中心为原点O的极坐标系中的矢量参数(如图5中的箭头P所示)。处理单元可获得第二图像520的尺寸以及第一图像510的尺寸，以确定第二图像520与第一图像510之间的图像对应关系，即，第二图像520的尺寸与第一图像510尺寸之比，并根据所确定的图像对应关系并且根据第二位置参数将操作体映射到第一图像中，以获得用户的手部的有效操作部分在以第一图像中的相应的位置，即第一图像的中心)为原点o’的极坐标系中的矢量参数(如图5中的箭头Q所示)作为第一位置参数。
[0043]在图3至图5所示的示例中，第一图像为具有二维显示效果的图像，并且放大虚像为具有二维显示效果的放大虚像。然而本发明不限于此，根据本发明的另一示例，第一图像可以是具有三维显示效果的图像，并且放大虚像可以是具有三维显示效果的放大虚像。
[0044]此外，根据本发明的另一示例，空间控制区域可具有预定厚度。具体地，空间控制区域与采集单元之间的第二距离大于或等于第一阈值，并且小于或等于第二阈值。当距离检测部件检测操作体与电子设备之间的第一距离小于第一阈值或者大于第二阈值时，处理单元确定操作体不在空间控制区域中。根据本发明的一个示例，可预先确定空间控制区域的厚度。可替换地，根据本发明的另一示例，处理单元根据第一图像对采集单元的空间控制区域的形状、厚度等进行调节。例如，当第一图像为具有二维显示效果的图像，并且放大虚像为具有二维显示效果的放大虚像时，可不设置空间控制区域的厚度。而当第二图像为具有三维显示效果的图像，并且放大虚像为具有三维显示效果的放大虚像时，可根据第一图像调节采集单元的空间控制区域的形状、厚度等。例如，当以三维显示效果显示的放大虚像为圆柱体时，可将空间控制区域设置为圆柱体的空间区域。又例如，当以三维显示效果显示的放大虚像为长方体时，可将空间控制区域设置为长方体的空间区域。
[0045]在第一图像是具有三维显示效果的图像，并且放大虚像是具有三维显示效果的放大虚像的情况下，处理单元所获得的第二位置参数包括平面位置参数和纵深位置参数。根据本发明的一个示例，可根据空间控制区域与采集单元之间的第二距离的范围获得空间控制区域的厚度，并根据采集单元中的距离检测部件所检测的操作体与电子设备之间的第一距离和空间控制区域的厚度确定第二位置参数中的纵深位置参数。此外，处理单元可根据操作体与电子设备之间的第一距离获得操作体在第一图像中的纵深位置参数。从而，即使在显示单元中所显示的图像具有三维显示效果的情况下，也可通过识别所采集的在空间控制区域中做出的手势来控制头戴式电子设备，方便了用户的操作。
[0046]在本发明的实施例中，操作体在第二图像中的纵深位置参数是指在操作体在空间控制区域的厚度方向上位置参数，而操作体在第一图像中的纵深位置参数是指在用户观看显示单元所显示内容第一方向上、操作体在第一图像中的位置参数。
[0047]下面，参照图6说明本发明的实施例的采集方法。图6是描述了根据本发明实施例的采集方法600的流程图。采集方法600用于电子设备。在本实施例中，电子设备可包括固定单元、显示单元、连接单元和采集单元。电子设备能够通过该固定单元被佩戴在用户的头部。连接单元，配置来连接固定单元和显示单元，其中连接单元至少具有第一状态，在第一状态下，显示单元中的至少第一部分位于用户的可视区域内且朝向用户。采集方法600中的各个步骤可分别被上述图1至图3中的电子设备中的相应单元实现，因此，为了描述简洁，不再具体描述。
[0048]在步骤S601中，获得要显示的第一图像。第一图像可以是，例如，图片、视频图像、文本、或操作界面等。在步骤S602中，通过显示单元显示所获得的第一图像。
[0049]根据本发明的一个示例，显示单元可包括针对用户双眼的显示屏幕，使得用户的能够通过显示屏幕直接观看显示单元所显示的内容。可替换地，根据本发明的另一示例，显示单元可包括显示部件和光学系统。显示部件可显示处理单元获得的第一图像。光学系统可接收从显示部件发出的光线，并对从显示部件发出的光线进行光路转换，以形成放大虚像。
[0050]根据本发明的一个示例，显示部件可以是尺寸较小的微型显示屏。光学系统可接收从显示部件发出的光线，并对从显示部件发出的光线进行光路转换，以形成放大虚像。也就是说，光学系统具有正屈光力，并且用户通过光学系统可观看具有较大尺寸的第一图像的放大虚像。从而用户可清楚观看第一图像，并且用户所观看的图像的尺寸不受显示单元的尺寸的限制。例如，光学系统可包括以凸透镜。可替换地，为了减少像差、避免色散等对成像造成的干扰，带给用户更好的视觉体验，光学系统也可由包含凸透镜和凹透镜的多个透镜形成透镜组件。
[0051]根据本发明的另一示例，可沿光学系统的光轴对应地设置显示部件和光学系统可对应设置。具体地，显示部件和光学系统可设置在第一部分中。在此情况下，显示单元的第一部分可以是不透明的，并且显示单元还包括设置在连接单元中的数据传输部件，数据传输部件配置来将处理单元所获得的第一图像传送到显示部件。
[0052]此外，根据本方面的另一示例，显示单元可还包括:第一光导部件、镜片和第二光导部件。在光学系统接收从显示部件发出的光线，并对从显示部件发出的光线进行光路转换后，第一光导部件可将光线传送到设置在镜片中的第二光导部件。第二光导部件可接收通过第一光导部件传送的光线，并且在连接单元处于第一状态下，向用户进行反射。在本实施例中，显示部件和光学系统可设置在固定单元中，并且镜片和第二光导部件设置在第一部分中。可选择地，镜片在从内侧到外侧的方向上满足第一预定透光率，使得用户能够在观看放大虚像的同时能够观看周围环境。另一方面，镜片在从外侧到内侧的方向上满足第二预定透光率。从而在周围环境中的光线较强时可对部分光学进行折射或反射。
[0053]在显示单元可包括显示部件和光学系统的情况下，显示单元可通过位于用户的可视区域内且朝向用户的第一部分向用户呈现放大虚像。并且空间控制区域位于显示单元的第一部分和放大虚像的成像位置之间。
[0054]在步骤S603中，通过采集单元对空间控制区域进行采集，并获得采集结果。采集单元可设置在固定单元、显示单元的第一部分和/或连接单元上。在本实施例中，当电子设备被佩戴在用户的头部时，用户能够沿第一方向观看显示单元显示的其获得的第一图像，以及采集单元沿第二方向对空间控制区域进行采集，其中第一方向与第二方向之间的夹角在预定夹角范围内。根据本发明的一个示例，第一方向与第二方向之间的夹角的绝对值小于或等于90度。也就是说，采集单元的采集方向与用户的观看方向之间的夹角小于或等于90度。如本领域的技术人员能够理解的，这里的90度为近似值。根据具体的设计需要可调整采集单元的采集方向与用户的观看方向之间的夹角的范围。
[0055]优选地，采集单元可包括用于对空间控制区域进行图像采集的图像采集部件，并且采集结果可包括图像采集部件所采集的第二图像。可替换地，采集单元可包括红外检测部件、超声波检测部件和/或接近传感部件，以对空间控制区域中的物体进行检测。此外，采集单元可在包括图像采集部件的同时还包括红外检测部件、超声波检测部件和接近传感部件中的一个或多个。
[0056]在步骤S604中，根据采集单元获得的采集结果确定空间控制区域中是否存在操作体。例如，当采集单元包括图像采集部件时，在步骤S604中，可对采集结果进行针对例如用户手部之类的操作体的图像识别以确定空间控制区域中是否存在例如用户手部之类的操作体。可替换地，操作体上可具有特定标识。例如，当操作为用户的手指时，用户的手指上可佩戴有能够发光、表面为高反光材质、或具有特定图案的指环。在步骤S604中，可对采集结果进行针对例如指环之类的特定标识的识别，并且当发现空间控制区域中是否存在该特定标识时，确定空间控制区域中存在例如用户手部之类的操作体。
[0057]当确定空间控制区域中存在操作体时，在步骤S605中，根据采集结果识别操作体的动作并生成识别结果。根据本发明的一个示例，操作体可以是用户的手部。当确定空间控制区域中存在操作体时，在步骤S605中，可根据采集结果，识别用户的手部的当前姿势，并根据所识别的当前姿势生成识别结果。
[0058]可替换地，根据本发明的另一示例，当确定空间控制区域中存在操作体时，在步骤S605中，可根据采集结果生成指示操作体在第二图像中的位置的第二位置参数，根据第二位置参数将操作体映射到第一图像中，以获得操作体在第一图像中的第一位置参数，以及根据操作体在第一图像中的第一位置参数，并生成识别结果。
[0059]例如，如上所述，采集单元可包括图像采集部件，并且采集单元所获得的采集结果包括图像采集部件所采集的第二图像。此外，采集单元还可包括距离检测部件。距离检测部件可检测操作体与电子设备之间的第一距离。采集单元所获得的采集结果还包括第一距离。如以上结合图3和图4所描述的，在步骤S605中，可根据第一距离和放大虚像的成像位置与电子设备之间的第二距离，并且根据第二位置参数将操作体映射到第一图像中，以获得操作体在第一图像中的第一位置参数。
[0060]又例如，根据本发明的另一示例，电子设备的采集单元可仅包括图像采集部件而不包括距离检测部件。并且采集单元所获得的采集结果包括图像采集部件所采集的第二图像。在此情况下，在步骤S605中可确定第二图像与第一图像的图像对应关系，根据所确定的图像对应关系并且根据第二位置参数将操作体映射到第一图像中，以获得用户的手部的有效操作部分在第一图像中的第一位置参数。
[0061]根据本发明的一个示例，图6中所示的方法还可包括根据识别结果，生成控制指令，并根据控制指令获得第三图像，并且将要显示的图像从第一图像改变为第三图像。也就是说，可根据对于空间控制区域中的操作体的识别结果，控制显示单元的所显示的图像。并且图6中所示的方法还可包括通过显示单元可显示处理单元所生成的第三图像。
[0062]在根据本实施例的采集方法中，可通过头戴式电子设备中的采集单元采集用户在空间控制区域中做出的手势，并且通过识别所采集的在空间控制区域中做出的手势能够控制头戴式电子设备，使得用户在进行输入时，能够摆脱例如触摸面板、控制按键之类的设置在头戴式电子设备上的输入单元的束缚，从而给用户带来更丰富的输入方式，方便了用户的操作，并且改善了用户与电子设备直接进行交互操作时的交互体验。
[0063]此外，根据本发明的另一示例，当显示单元位于用户可视区域中的第一部分为不透明部分时，图6中所示的方法还包括通过显示单元在显示第一图像的同时显示第二图像，以便于用户清楚地知晓当前自己在空间控制区域中做出的例如手势之类的控制操作。
[0064]根据本发明的一个示例，第一图像为具有二维显示效果的图像，并且放大虚像为具有二维显示效果的放大虚像。然而本发明不限于此，根据本发明的另一示例，第一图像可以是具有三维显示效果的图像，并且放大虚像可以是具有三维显示效果的放大虚像。
[0065]此外，根据本发明的另一示例，空间控制区域可具有预定厚度。具体地，空间控制区域与采集单元之间的第二距离大于或等于第一阈值，并且小于或等于第二阈值。在步骤S604中，当距离检测部件检测操作体与电子设备之间的第一距离小于第一阈值或者大于第二阈值时，可确定操作体不在空间控制区域中。
[0066]根据本发明的一个示例，可预先确定空间控制区域的厚度。可替换地，根据本发明的另一示例，图6中所示的方法还可包括根据第一图像对采集单元的空间控制区域的形状、厚度等进行调节。例如，当第一图像为具有二维显示效果的图像，并且放大虚像为具有二维显示效果的放大虚像时，可不设置空间控制区域的厚度。而当第二图像为具有三维显示效果的图像，并且放大虚像为具有三维显示效果的放大虚像时，可根据第一图像调节采集单元的空间控制区域的形状、厚度等。例如，当以三维显示效果显示的放大虚像为圆柱体时，可将空间控制区域设置为圆柱体的空间区域。又例如，当以三维显示效果显示的放大虚像为长方体时，可将空间控制区域设置为长方体的空间区域。
[0067]在第一图像是具有三维显示效果的图像，并且放大虚像是具有三维显示效果的放大虚像的情况下，在步骤S605中所获得的第二位置参数包括平面位置参数和纵深位置参数。根据本发明的一个示例，可根据空间控制区域与采集单元之间的第二距离的范围获得空间控制区域的厚度，并根据采集单元中的距离检测部件所检测的操作体与电子设备之间的第一距离和空间控制区域的厚度确定第二位置参数中的纵深位置参数。此外，在步骤S605中还可根据操作体与电子设备之间的第一距离获得操作体在第一图像中的纵深位置参数。从而，即使在显示单元中所显示的图像具有三维显示效果的情况下，也可通过识别所采集的在空间控制区域中做出的手势来控制头戴式电子设备，方便了用户的操作。
[0068]在本发明的实施例中，操作体在第二图像中的纵深位置参数是指在操作体在空间控制区域的厚度方向上位置参数，而操作体在第一图像中的纵深位置参数是指在用户观看显示单元所显示内容第一方向上、操作体在第一图像中的位置参数。
[0069]本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0070]本领域技术人员应该理解，可依赖于设计需求和其它因素对本发明进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求书及其等价物的范围内。
【权利要求】
1.一种电子设备,包括: 固定单元，其中所述电子设备能够通过该固定单元被佩戴在用户的头部； 处理单元，设置在所述固定单元中，配置来获得要显示的第一图像； 显示单元，配置来显示所获得的所述第一图像； 连接单元，配置来连接所述固定单元和显示单元，其中所述连接单元至少具有第一状态，在所述第一状态下，所述显示单元中的至少所述第一部分位于用户的可视区域内且朝向所述用户； 采集单元，配置来对空间控制区域进行采集，并获得采集结果； 所述处理单元还配来根据所述采集结果确定所述空间控制区域中是否存在操作体，以及当确定所述空间控制区域中存在所述操作体时，根据所述采集结果识别所述操作体的动作并生成识别结果， 其中当所述电子设备被佩戴在用户的头部时，用户能够沿第一方向观看所述显示单元显示的其获得的所述第一图像，以及所述采集单元沿第二方向对空间控制区域进行采集，其中所述第一方向与所述第二方向之间的夹角在预定夹角范围内。
2.如权利要求1所述的电子设备，其中 所述采集单元包括图像采集部件， 以及所述采集结果包括所述图像采集部件所采集的第二图像。
3.如权利要求1所述的电子设备， 所述第一方向与所述第二方向之间的夹角的绝对值小于或等于90度。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的电子设备，其中 所述采集单元还包括旋转部件， 所述采集单元通过所述旋转部件与所述固定单元、所述显示单元的所述第一部分和/或所述连接单元相连接，以调节所述第二方向。
5.如权利要求1所述的电子设备，其中 所述处理单元还配置来根据所述识别结果，生成控制指令，并根据所述控制指令获得第三图像，并且将要显示的图像从所述第一图像改变为所述第三图像， 所述显示单元还配置来显示所第三图像。
6.如权利要求2所述的电子设备，其中 所述显示单元包括: 显示部件，配置来显示所述处理单元获得的第一图像； 光学系统，配置来接收从所述显示屏发出的光线，并对从所述显示屏发出的光线进行光路转换，以形成放大虚像， 其中所述显示单元通过位于用户的可视区域内且朝向所述用户的所述第一部分向用户呈现所述放大虚像，以及 所述空间控制区域位于所述显示单元的所述第一部分和所述放大虚像的成像位置之间。
7.如权利要求6所述的电子设备，其中 其中所述操作体为用户的手部， 当确定所述空间控制区域中存在所述操作体时，所述处理单元根据所述采集结果，识别所述用户的手部的当前姿势，并根据所识别的当前姿势生成识别结果。
8.如权利要求6所述的电子设备，其中 当确定所述空间控制区域中存在所述操作体时，所述处理单元根据所述采集结果，生成指示所述操作体在所述第二图像中的位置的第二位置参数，根据所述第二位置参数将所述操作体映射到所述第一图像中，以获得所述操作体在所述第一图像中的第一位置参数，以及根据所述操作体在所述第一图像中的所述第一位置参数生成所述识别结果。
9.如权利要求8所述的电子设备，其中 所述采集单元还包括距离检测部件， 所述距离检测部件配置来检测所述操作体与所述电子设备之间的第一距离， 所述采集结果还包括所述第一距离。
10.如权利要求9所述的电子设备，其中 所述处理单元根据所述第一距离和所述放大虚像的成像位置与所述电子设备之间的第二距离，并且根据所述第二位置参数将所述操作体映射到所述第一图像中，以获得所述操作体在所述第一图像中的第一位置参数。
11.如权利要求8所述的电子设备，其中 所述处理单元确定所述第二图像与所述第一图像的图像对应关系，根据所确定的图像对应关系并且根据所述第二位置参数将所述操作体映射到所述第一图像中，以获得所述用户的手部的有效操作部分在所述第一图像中的第一位置参数。
12.如权利要求9所述的电子设备，其中 所述空间控制区域与采集单元之间的第二距离大于或等于第一阈值，并且小于或等于第二阈值， 当所述距离检测部件检测所述操作体与所述电子设备之间的所述第一距离小于所述第一阈值或者大于所述第二阈值时，所述处理单元确定所述操作体不在所述空间控制区域中。
13.如权利要求12所述的电子设备，其中 所述处理单元根据所述第一图像调节所述采集单元的所述空间控制区域。
14.如权利要求12所述的电子设备，其中 所述第一图像为具有三维显示效果的图像； 所述放大虚像为具有三维显示效果的放大虚像； 所述第二位置参数包括平面位置参数和纵深位置参数； 所述处理单元根据所述第一距离获得所述操作体在所述第一图像中的所述纵深位置参数。
15.如权利要求8或12所述的电子设备，其中 所述第一图像为具有二维显示效果的图像； 所述放大虚像为具有二维显示效果的放大虚像。
16.如权利要求6所述的电子设备，其中 所述显示部件和所述光学系统设置在所述第一部分中， 所述显示单元还包括设置在所述连接单元中的数据传输部件， 所述数据传输部件配置来将所述处理单元所获得的所述第一图像传送到所述显示部件。
17.如权利要求6所述的电子设备，其中 所述显示单元还包括: 第一光导部件，配置来将经过所述光学系统的光线传送到第二光导部件； 镜片; 所述第二光导部件，设置在所述镜片中，配置来接收通过所述第一光导部件传送的光向用户进行反射，以使得用户观看所述放大虚像， 所述显示部件和所述光学系统设置在所述固定单元中， 所述镜片和所述第二光导部件设置在所述第一部分中。
18.如权利要求17所述的电子设备，其中 所述镜片在从内侧到外侧的方向上满足预定透光率，使得用户能够在观看所述放大虚像的同时能够观看所述空间控制区域。
19.如权利要求2所述的电子设备，其中 所述显示单元还配置来在显示所述第一图像的同时显示所述第二图像。
20.一种采集方法，应用于电子设备， 其中所述电子设备包括: 固定单元，其中所述电子设备能够通过该固定单元被佩戴在用户的头部； 显示单元； 连接单元，配置来连接所述固定单元和显示单元，其中所述连接单元至少具有第一状态，在所述第一状态下，所述显示单元中的至少所述第一部分位于用户的可视区域内且朝向所述用户；以及采集单元， 所述方法包括: 获得要显示的第一图像； 通过所述显示单元显示所获得的所述第一图像； 通过所述采集单元对空间控制区域进行采集，并获得采集结果； 根据所述采集结果确定所述空间控制区域中是否存在操作体；以及当确定所述空间控制区域中存在所述操作体时，根据所述采集结果识别所述操作体的动作并生成识别结果， 其中当所述电子设备被佩戴在用户的头部时，用户能够沿第一方向观看所述显示单元显示的其获得的所述第一图像，以及所述采集单元沿第二方向对空间控制区域进行采集，其中所述第一方向与所述第二方向之间的夹角在预定夹角范围内。
21.如权利要求20所述的方法，其中 所述采集单元包括图像采集部件，以及所述采集结果包括所述图像采集部件所采集的第二图像。
22.如权利要求20或21所述的方法，还包括: 根据所述识别结果，生成控制指令，并根据所述控制指令获得第三图像，并且将要显示的图像从所述第一图像改变为所述第三图像；以及通过所述显示单元显示所第三图像。
23.如权利要求20所述的方法，其中 所述显示单元包括: 显示部件，配置来显示所述处理单元获得的第一图像； 光学系统，配置来接收从所述显示屏发出的光线，并对从所述显示屏发出的光线进行光路转换，以形成放大虚像， 其中所述通过所述显示单元显示所获得的所述第一图像包括: 通过所述显示单元位于用户的可视区域内且朝向所述用户的所述第一部分向用户呈现所述放大虚像，以及 所述空间控制区域位于所述显示单元的所述第一部分和所述放大虚像的成像位置之间。
24.如权利要求23所述的方法，其中 所述操作体为用户的手部， 所述当确定所述空间控制区域中存在所述操作体时，根据所述采集结果识别所述操作体的动作并生成识别结果包括: 当确定所述空间控制区域中存在所述操作体时，所述处理单元根据所述采集结果，识别所述用户的手部的当前姿势，并根据所识别的当前姿势生成识别结果。
25.如权利要求23所述的方法，其中所述当确定所述空间控制区域中存在所述操作体时，根据所述采 集结果识所述操作体的动作并生成识别结果包括: 当确定所述空间控制区域中存在所述操作体时，根据所述采集结果，生成指示所述操作体在所述第二图像中的位置的第二位置参数； 根据所述第二位置参数将所述所述操作体映射到所述第一图像中，以获得所述所述操作体在所述第一图像中的第一位置参数；以及 根据所述所述操作体在所述第一图像中的所述第一位置参数，生成所述识别结果。
26.如权利要求25所述的方法，其中 所述采集单元还包括距离检测部件， 所述采集结果还包括所述第一距离。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述根据所述第二位置参数将所述操作体映射到所述第一图像中，以获得所述操作体在所述第一图像中的第一位置参数包括: 根据所述第一距离和所述放大虚像的成像位置与所述电子设备之间的第二距离，并且根据所述第二位置参数将所述操作体映射到所述第一图像中，以获得所述操作体在所述第一图像中的第一位置参数。
28.如权利要求25所述的方法，其中所述根据所述第二位置参数将所述操作体映射到所述第一图像中，以获得所述操作体在所述第一图像中的第一位置参数包括: 确定所述第二图像与所述第一图像的图像对应关系； 根据所确定的图像对应关系并且根据所述第二位置参数将所述操作体映射到所述第一图像中，以获得所述操作体在所述第一图像中的第一位置参数。
29.如权利要求26所述的方法，其中 所述空间控制区域与采集单元之间的第二距离大于或等于第一阈值，并且小于或等于第二阈值，所述根据所述采集结果确定所述空间控制区域中是否存在操作体包括: 当所述距离检测部件检测所述操作体与所述电子设备之间的所述第一距离小于所述第一阈值或者大于所述第二阈值时，确定所述操作体不在所述空间控制区域中。
30.如权利要求28所述的方法，还包括: 根据所述第一图像调节所述采集单元的所述空间控制区域。
31.如权利要求28所述的方法，其中 所述第一图像为具有三维显示效果的图像； 所述放大虚像为具有三维显示效果的放大虚像； 所述第二位置参数包括平面位置参数和纵深位置参数； 所述根据所述第二位置参数将所述操作体映射到所述第一图像中，以获得所述操作体在所述第一图像中的第一位置参数包括: 根据所述第一距离获得所述操作体在所述第一图像中的所述纵深位置参数。
32.如权利要求25或29所述的方法，其中 所述第一图像为具有二维显示效果的图像； 所述放大虚像为具有二维显示效果的放大虚像。
33.如权利要求20所述的方法，还包括:· 通过所述显示单元在显示所述第一图像的同时显示所述第二图像。
【文档编号】G06F3/01GK103713387SQ201210375047
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年9月29日
【发明者】刘俊峰 申请人:联想(北京)有限公司