专利名称：增强现实眼镜及其实现方法
技术领域：
本发明涉及增强现实领域，尤其涉及一种增强现实眼镜及其实现方法。
背景技术：
增强现实(Augmented Reality,简称AR),是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术，也被称之为混合现实。是利用虚拟物体对真实场景进行现实增强的技术。增强现实基于摄像头等采集器件采集到的真实物理环境，通过将文本、二维图像、三维图像模型等虚拟生成的信息标注在显示屏所显示的真实物理环境中的物体上，从而实现对用户身处的现实物理环境的注释、说明、或者增强、强调现实环境的某些效果。比如用户戴上专业的增强现实头盔，观察某个复杂机械时，他不仅可以看到现实世界中存在的机械结构本身，还可以同时看到通过增强现实技术附加的多媒体信息如机械各个部分的介绍等。增强现实技术给用 户一种虚拟对象与现实环境相融合的体验，它能有效地帮助用户认知周围环境，增添周围环境的信息，实现用户与周围环境的交互。现有增强现实设备主要有视频透视式和光学透视式两种，视频透视式利用摄像头将外界环境拍摄下来后，再与虚拟环境图像融合在一起显示给用户，这种形式最大的问题是存在延时；光学透视式利用组合镜将虚拟环境和现实环境的信息合成后显示给用户，用户通过组合镜直接观看外界环境，克服了视频透视式存在延时的问题，这种形式的问题在于组合镜结构复杂，且光学透视式其实就是将虚拟环境通过组合镜片投影到用户视野内进行成像，无法克服光学传播过程中的发散效应，不适合显示高分辨率图像。现在增强现实设备还存在结构固定，无法折叠，不便于携带，以及不能与公用移动通信基站及拥有同类型天线的设备进行通信的技术问题，不利于作为消费电子产品进行推广普及。
发明内容
本发明的目的是解决现有增强现实设备存在延时、结构复杂、不适合显示高分辨率图像、无法折叠，不便于携带以及不能与公用移动通信基站及拥有同类型天线的设备进行通信等技术问题，提供一种增强现实眼镜，使用透明液晶面板作为镜片，使用者可以直接透过镜片，观看到外界环境，不存在延时，镜片结构简单，虚拟环境图像直接在镜片上成像，不经过光学投射，也不存在光学在传播过程中出现的发散效应，成像清晰，分辨率高；增强现实眼镜可以在普通状态和折叠状态两种状态间转换，方便携带；增强现实眼镜的控制组件可以与公用移动通信基站和拥有同类型天线的设备进行通信，有利于功能扩展，有利于作为消费电子产品进行推广普及。本发明的目的通过以下技术予以实现一种增强现实眼镜，包括主体部件101、左侧部件103和右侧部件102，所述主体部件101包括一个框架9，在框架9上以使用者鼻梁部位为中心线左右对称设置了一组镜片1、2，并在镜片1、2左右两侧的框架9上设置有一组摄像头组件3、4，在摄像头组件3、4下方的框架9的下部设置了麦克风组件12、13，框架9的左则设置有电源/数据交换磁性插孔18，右侧设置有电源/数据交换磁性插孔19 ;所述左侦U部件103内部设置有内置式电池6和UMTS/GSM天线8，在左侧部件103的前端设置有电源/数据交换磁性插头16 ;所述右侧部件102内部设置有控制组件5和Wi-Fi/Bluetooth/GPS天线7，底部靠近前端一侧设置开关按键10和SM卡仓11，在右侧部件102前端设置有电源/数据交换磁性插头17 ;所述摄像头组件3、4通过电源/数据交换磁性插头17、电源/数据交换磁性插孔19与控制组件5相连，所述麦克风组件12、13通过电源/数据交换磁性插头17、电源/数据交换磁性插孔19与控制组件5相连，所述内置式电池6通过电源/数据交换磁性插头16、电源/数据交换磁性插孔18、电源/数据交换磁性插头17、电源/数据交换磁性插孔19与控制组件5相连，所述UMTS/GSM天线8通过电源/数据交换磁性插头16、电源/数据交换磁性插孔18、电源/数据交换磁性插头17、电源/数据交换磁性插孔19与控制组件5相连,所述Wi-Fi/Bluetooth/GPS天线7直接与控制组件5相连,所述开关按键10直接与控制组件5相连，所述SIM卡仓11直接与控制组件5相连。为解决现有增强现实设备存在延时、结构复杂、不适合显示高分辨率图像的技术问题，本发明通过以下技术措施进一步实现所述所述镜片1、2为透明液晶面板，通过电源 /数据交换磁性插头17、电源/数据交换磁性插孔19与控制组件5相连。为解决现有增强现实设备存在无法折叠，不便于携带的技术问题，本发明通过以下技术措施进一步实现所述主体部件101和左侧部件103使用铰链14相连，左侧部件103可以沿铰链14垂直轴进行转动,主体部件主体部件101和右侧部件102使用铰链15相连，左侧部件102可以沿铰链15垂直轴进行转动；通过旋转左侧部件103和右侧部件102可以实现普通和折叠两种状态的转换，普通状态下，电源/数据交换磁性插头16与电源/数据交换磁性插孔18相互连接，电源/数据交换磁性插头17与电源/数据交换磁性插孔19相互连接，折叠状态下，电源/数据交换磁性插头16与电源/数据交换磁性插孔18相互断开，电源/数据交换磁性插头17与电源/数据交换磁性插孔19相互断开。为解决现有增强现实设备存在不能与公用移动通信基站及拥有同类型天线的设备进行通信的技术问题，本发明通过以下技术措施进一步实现所述控制组件5可以通过UMTS/GSM天线8与公用移动通信基站进行通信，所述控制组件5可以通过Wi-Fi/Bluetooth/GPS天线7与拥有同类型天线的设备进行通信。增强现实眼镜的具体实现方法，其特征在于，包含以下步骤
步骤a)摄像头组件3、4实时捕获前方的环境图像对，经由电源/数据交换磁性插头17、电源/数据交换磁性插孔19传输至控制组件5 ；
步骤b)控制组件5接收到环境图像对后，利用视差理论和编程语言，根据摄像头组件3、4之间的距离及观察距离建立环境图像立体模型和生成环境三维坐标系统；
步骤c)控制组件5加载虚拟环境图像立体模型和虚拟三维坐标系统；
步骤d)控制组件5对虚拟环境图像立体模型进行缩放和旋转，使得虚拟三维坐标系统方向、坐标、比例尺与环境三维坐标系统相同；
步骤d)控制组件5对虚拟环境图像立体模型进行材质和光线的渲染；
步骤e)控制组件5利用视差理论和编程语言，根据使用者的眼睛201、202之间的距离及使用者的眼睛201、202与镜片1、2之间的距离，对渲染后的虚拟环境图像立体模型进行拍摄，获得虚拟图像203、204后，经由电源/数据交换磁性插头17、电源/数据交换磁性插孔19传输至镜片1、2，使用者观看镜片1、2上的图像后经过视觉生理过程产生虚拟的立体图像。
图I是本发明部件分解示意图。图2是本发明普通状态前方俯视等轴立体视图。图3是本发明普通状态前方仰视等轴立体视图。图4是本发明普通状态俯视图。
图5是本发明普通状态仰视图。图6是本发明普通状态主视图。图7是本发明普通状态后视图。图8是本发明普通状态右视图。图9是本发明普通状态左视图。图10是本发明折叠状态前方俯视等轴立体视图。图11是本发明折叠状态前方仰视等轴立体视图。图12是本发明折叠状态后方左侧俯视等轴立体视图。图13是本发明折叠状态后方右侧俯视等轴立体视图。图14是本发明折叠状态俯视图。图15是本发明折叠状态仰视图。图16是本发明折叠状态主视图。图17是本发明折叠状态后视图。图18是本发明折叠状态右视图。图19是本发明折叠状态左视图。图20是本发明成像原理图。图21是本发明电路结构图。下面简要说明附图符号。101-主体部件，102-右侧部件，103-左侧部件，1、2_镜片，3、4_摄像头组件，5_控制组件，6-内置式电池，7-Wi-Fi/Bluetooth/GPS天线，8-UMTS/GSM天线，9-框架，10-开关按键，Il-SIM卡仓，12、13-麦克风组件，14、15-铰链，16、17-电源/数据交换磁性插头，18、19-电源/数据交换磁性插孔，201,202-使用者的眼睛，203,204-虚拟图像，205-虚拟立体图像成像位置。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进一步说明。如图I至19所示，本发明包括主体部件101、左侧部件103和右侧部件102，所述主体部件101包括一个框架9，在框架9上以使用者鼻梁部位为中心线左右对称设置了一组镜片1、2，并在镜片1、2左右两侧的框架9上设置有一组摄像头组件3、4，在摄像头组件3、4下方的框架9的下部设置了麦克风组件12、13，框架9的左则设置有电源/数据交换磁性插孔18，右侧设置有电源/数据交换磁性插孔19 ;所述左侧部件103内部设置有内置式电池6和UMTS/GSM天线8，在左侧部件103的前端设置有电源/数据交换磁性插头16 ;所述右侧部件102内部设置有控制组件5和Wi-Fi/Bluetooth/GPS天线7，底部靠近前端一侧设置开关按键10和SM卡仓11，在右侧部件102前端设置有电源/数据交换磁性插头17 ;所述主体部件101和左侧部件103使用铰链14相连,左侧部件103可以沿铰链14垂直轴进行转动，主体部件主体部件101和右侧部件102使用铰链15相连,左侧部件102可以沿铰链15垂直轴进行转动；通过旋转左侧部件103和右侧部件102可以实现普通和折叠两种状态的转换，普通状态下，电源/数据交换磁性插头16与电源/数据交换磁性插孔18相互连接，电源/数据交换磁性插头17与电源/数据交换磁性插孔19相互连接，折叠状态下，电源/数据交换磁性插头16与电源/数据交换磁性插孔18相互断开，电源/数据交换磁性插头17与电源/数据交换磁性插孔19相互断开。如图21所示，所述摄像头组件3、4通过电源/数据交换磁性插头17、电源/数据交换磁性插孔19与控制组件5相连，所述麦克风组件12、13通过电源/数据交换磁性插头17、电源/数据交换磁性插孔19与控制组件5相连，所述内置式电池6通过电源/数据交换磁性插头16、电源/数据交换磁性插孔18、电源/数据交换磁性插头17、电源/数据交换 磁性插孔19与控制组件5相连，所述UMTS/GSM天线8通过电源/数据交换磁性插头16、电源/数据交换磁性插孔18、电源/数据交换磁性插头17、电源/数据交换磁性插孔19与控制组件5相连,所述Wi-Fi/Bluetooth/GPS天线7直接与控制组件5相连,所述开关按键10直接与控制组件5相连，所述SIM卡仓11直接与控制组件5相连；所述所述镜片1、2为透明液晶面板，通过电源/数据交换磁性插头17、电源/数据交换磁性插孔19与控制组件5相连；所述控制组件5可以通过UMTS/GSM天线8与公用移动通信基站进行通信，所述控制组件5可以通过Wi-Fi/Bluetooth/GPS天线7与拥有同类型天线的设备进行通信。如图20所示，增强现实眼镜的具体实现方法，包含以下步骤
步骤a)摄像头组件3、4实时捕获前方的环境图像对，经由电源/数据交换磁性插头17、电源/数据交换磁性插孔19传输至控制组件5 ；
步骤b)控制组件5接收到环境图像对后，利用视差理论和编程语言，根据摄像头组件3、4之间的距离及观察距离建立环境图像立体模型和生成环境三维坐标系统；
步骤c)控制组件5加载虚拟环境图像立体模型和虚拟三维坐标系统；
步骤d)控制组件5对虚拟环境图像立体模型进行缩放和旋转，使得虚拟三维坐标系统方向、坐标、比例尺与环境三维坐标系统相同；
步骤d)控制组件5对虚拟环境图像立体模型进行材质和光线的渲染；
步骤e)控制组件5利用视差理论和编程语言，根据使用者的眼睛201、202之间的距离及使用者的眼睛201、202与镜片1、2之间的距离，对渲染后的虚拟环境图像立体模型进行拍摄，获得虚拟图像203、204后，经由电源/数据交换磁性插头17、电源/数据交换磁性插孔19传输至镜片1、2，使用者观看镜片1、2上的图像后经过视觉生理过程产生虚拟的立体图像。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种增强现实眼镜，包括主体部件(101)、左侧部件(103)和右侧部件(102)，其特征在于所述主体部件(101)包括一个框架(9)，在框架(9)上以使用者鼻梁部位为中心线左右对称设置了一组镜片(I)、(2)，并在镜片(I)、(2)左右两侧的框架(9)上设置有一组摄像头组件(3)、(4)，在摄像头组件(3)、(4)下方的框架(9)的下部设置了麦克风组件(12)、(13)，框架(9)的左则设置有电源/数据交换磁性插孔(18)，右侧设置有电源/数据交换磁性插孔(19 );所述左侧部件(103 )内部设置有内置式电池(6 )和UMTS/GSM天线(8 )，在左侧部件(103)的前端设置有电源/数据交换磁性插头(16);所述右侧部件(102)内部设置有控制组件(5)和Wi-Fi/Bluetooth/GPS天线(7)，底部靠近前端一侧设置开关按键(10)和SM卡仓(11)，在右侧部件(102 )前端设置有电源/数据交换磁性插头(17 )。
2.根据权利要求I所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述摄像头组件(3)、(4)通过电源/数据交换磁性插头(17)、电源/数据交换磁性插孔(19)与控制组件(5)相连，所述麦克风组件(12)、( 13)通过电源/数据交换磁性插头(17)、电源/数据交换磁性插孔(19)与控制组件(5 )相连，所述内置式电池(6 )通过电源/数据交换磁性插头(16 )、电源/数据交换磁性插孔(18)、电源/数据交换磁性插头(17)、电源/数据交换磁性插孔(19)与控制组件(5)相连，所述UMTS/GSM天线(8)通过电源/数据交换磁性插头(16)、电源/数据交换磁性插孔(18)、电源/数据交换磁性插头(17)、电源/数据交换磁性插孔(19)与控制组件(5)相连,所述Wi-Fi/Bluetooth/GPS天线(7)直接与控制组件(5)相连,所述开关按键(10)直接与控制组件(5 )相连，所述SM卡仓(11)直接与控制组件(5)相连。
3.根据权利要求I所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述所述镜片(1)、(2)为透明液晶面板，通过电源/数据交换磁性插头(17)、电源/数据交换磁性插孔(19)与控制组件(5)相连。
4.根据权利要求I所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述主体部件(101)和左侧部件(103)使用铰链(14)相连,左侧部件(103)可以沿铰链(14)垂直轴进行转动，主体部件主体部件(101)和右侧部件(102)使用铰链(15)相连，左侧部件(102)可以沿铰链(15)垂直轴进行转动。
5.根据权利要求I或者4所述的增强现实眼镜，其特征在于通过旋转左侧部件(103)和右侧部件(102)可以实现普通和折叠两种状态的转换，普通状态下，电源/数据交换磁性插头(16)与电源/数据交换磁性插孔(18)相互连接，电源/数据交换磁性插头(17)与电源/数据交换磁性插孔(19)相互连接，折叠状态下，电源/数据交换磁性插头(16)与电源/数据交换磁性插孔(18)相互断开，电源/数据交换磁性插头(17)与电源/数据交换磁性插孔(19)相互断开。
6.根据权利要求I或者2所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述控制组件(5)可以通过UMTS/GSM天线(8)与公用移动通信基站进行通信，所述控制组件(5)可以通过Wi-Fi/Bluetooth/GPS天线(7)与拥有同类型天线的设备进行通信。
7.增强现实眼镜的具体实现方法，其特征在于，包含以下步骤 步骤a)摄像头组件(3)、(4)实时捕获前方的环境图像对，经由电源/数据交换磁性插头(17 )、电源/数据交换磁性插孔(19 )传输至控制组件(5 ); 步骤b)控制组件(5)接收到环境图像对后，利用视差理论和编程语言，根据摄像头组件(3)、(4)之间的距离及观察距离建立环境图像立体模型和生成环境三维坐标系统；步骤C)控制组件(5)加载虚拟环境图像立体模型和虚拟三维坐标系统； 步骤d)控制组件(5)对虚拟环境图像立体模型进行缩放和旋转，使得虚拟三维坐标系统方向、坐标、比例尺与环境三维坐标系统相同； 步骤d)控制组件(5)对虚拟环境图像立体模型进行材质和光线的渲染； 步骤e)控制组件(5)利用视差理论和编程语言，根据使用者的眼睛(201)、(202)之间的距离及使用者的眼睛(201)、(202)与镜片(I)、(2)之间的距离，对渲染后的虚拟环境图像立体模型进行拍摄，获得虚拟图像(203)、(204)后，经由电源/数据交换磁性插头(17)、电源/数据交换磁性插孔(19)传输至镜片(I)、(2)，使用者观看镜片(I)、(2)上的图像后经过视觉生理过程产生虚拟的立体图像。
全文摘要
本发明公开一种增强现实眼镜及其实现方法，其特征是使用透明液晶面板作为镜片，使用者可以直接透过镜片，观看到外界环境，不存在延时，镜片结构简单，虚拟环境图像直接在镜片上成像，不经过光学投射，也不存在光学在传播过程中出现的发散效应，成像清晰，分辨率高；增强现实眼镜可以在普通状态和折叠状态两种状态间转换，方便携带；增强现实眼镜的控制组件可以与公用移动通信基站和拥有同类型天线的设备进行通信，有利于功能扩展，有利于作为消费电子产品进行推广普及。
文档编号H04N13/04GK102866506SQ20121035429
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者朱荣 申请人:苏州云都网络技术有限公司