本發(fā)明涉及一種延遲的測量方法，特別涉及用于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的的延遲測量方法及裝置。

背景技術(shù)：

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是上個(gè)世紀(jì)50年代提出的概念，最近幾年VR虛擬現(xiàn)實(shí)被炒得火熱，而又正由于虛擬現(xiàn)實(shí)的硬件門檻和高技術(shù)要求，VR虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展一直很緩慢。直到2015年、2016年正獲得消費(fèi)者及投資者的廣泛關(guān)注。2014年，oclous拿到Facebook20億美金投資，Google I/O大會(huì)發(fā)布Carboard，讓本來平靜的虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域掀起一股眼鏡潮。國內(nèi)的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡品牌也呈爆發(fā)式增長，暴風(fēng)魔鏡、VIRGlass、SVRGlass、PlayGlass、機(jī)饕、DreamVR等十幾款產(chǎn)品相繼面市。虛擬眼鏡的好壞程度主要是從沉浸感、清晰度、雙距調(diào)節(jié)、手機(jī)夾具、散熱、APP等幾個(gè)角度進(jìn)行評價(jià)。沉浸感，決定沉浸感的因素有很多，F(xiàn)OV(FOV是顯示設(shè)備邊緣與觀察點(diǎn)(眼睛)連線的夾角，即用戶能清晰看見畫面+余光掃到的內(nèi)容。)的大小，是否漏光，鏡片的畸變處理等等。清晰度，決定虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡體驗(yàn)的重要因素，清晰度越高真實(shí)感越強(qiáng)。雙距調(diào)節(jié)，虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡結(jié)構(gòu)問題也是不可小覷。物距調(diào)節(jié)可以支持近視用戶，瞳距調(diào)節(jié)可以避免重影，保證眼睛舒適度。

但是，基本上VR智能眼鏡都有著不同程度的眩暈感和延遲，研究人員發(fā)現(xiàn)VR延遲造成的原因如下：VR中的“延遲”,特指”Motion-To-Photon Latency”,指的是從用戶運(yùn)動(dòng)開始到相應(yīng)畫面顯示到屏幕上所花的時(shí)間。如圖1所示，這中間經(jīng)過了大概這么幾個(gè)步驟:傳感器采集運(yùn)動(dòng)輸入數(shù)據(jù)；采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾并通過線纜或者無線傳輸?shù)姆椒▊鬏數(shù)街鳈C(jī)；游戲引擎根據(jù)獲取的輸入數(shù)據(jù)更新邏輯和渲染視口；提交到驅(qū)動(dòng)并由驅(qū)動(dòng)發(fā)送到顯卡進(jìn)行渲染；把渲染的結(jié)果提交到屏幕,像素進(jìn)行顏色的切換；用戶在屏幕上看到相應(yīng)的畫面。這其中的每一個(gè)步驟都會(huì)產(chǎn)生一定的延遲,而目前公認(rèn)的大眾能接受的延遲是20ms以下,但是現(xiàn)在還沒有有效的方法去準(zhǔn)確測定延遲時(shí)間，也就無法確定VR設(shè)備是否滿足使用的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，如何準(zhǔn)確測量出VR設(shè)備的“延遲”，從而確定VR設(shè)備是否滿足正常使用的要求。

解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種延遲測量裝置，包括：被測系統(tǒng)、刻度盤以及攝像機(jī)，所述刻度盤上具有指針，作為輸入端，所述被測系統(tǒng)輸出該刻度盤的影像到被測系統(tǒng)的顯示裝置上，所述攝像機(jī)在同一幀中對所述刻度盤以及所述顯示裝置上該刻度盤的影像同時(shí)進(jìn)行拍攝。

更進(jìn)一步，所述刻度盤以及其上指針為電子裝置，所述刻度盤和/或指針顯示為電子圖像，并通過電子設(shè)備控制所述指針的旋轉(zhuǎn)速度和精度。

更進(jìn)一步，所述刻度盤以及其上指針為機(jī)械裝置，所述刻度盤和/或指針均為機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過伺服電機(jī)控制所述指針旋轉(zhuǎn)的速度和精度。

更進(jìn)一步，所述刻度盤的指針繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周的周期大于所述攝像機(jī)相鄰幀畫面拍攝的時(shí)間間隔。

更進(jìn)一步，所述攝像機(jī)的位置設(shè)置在所述刻度盤和所述被測系統(tǒng)的顯示裝置都在其拍攝范圍內(nèi)。

更進(jìn)一步，所述測量裝置還包括計(jì)算裝置，在所述攝像機(jī)得到連續(xù)的刻度盤和被測系統(tǒng)的顯示裝置上刻度盤影像的圖像后，即可根據(jù)刻度盤以及刻度盤影像上的指針位置進(jìn)行延遲的計(jì)算。

基于上述本申請還提供了一種延遲測量方法，包括如下步驟:

步驟S100：使用具有指針的刻度盤作為輸入端，通過被測系統(tǒng)輸出該刻度盤的影像；

步驟S101：使用攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，所述攝像機(jī)在同一幀中對所述刻度盤以及該刻度盤的影像同時(shí)進(jìn)行拍攝；

步驟S102：依據(jù)攝像機(jī)輸出圖像中所述刻度盤中的指針的位置和所述刻度盤影像中指針的位置進(jìn)行延遲測量計(jì)算。

更進(jìn)一步，通過選擇所述攝像機(jī)所拍攝的相鄰兩幀影像進(jìn)行延遲計(jì)算。

更進(jìn)一步，所述測量計(jì)算根據(jù)下列公式進(jìn)行計(jì)算：

(α/β)*T1

其中，α為第n幀畫面中刻度盤影像中指針的位置相對刻度盤中的指針滯后的角度；β為T1時(shí)間內(nèi)刻度盤中的指針轉(zhuǎn)過的角度；T為攝像機(jī)相鄰幀畫面拍攝的時(shí)間間隔。

更進(jìn)一步，指針繞圓盤軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周的周期大于攝像機(jī)相鄰幀畫面拍攝的時(shí)間間隔。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的延遲測量的方法，可以有效地測定被測系統(tǒng)的延遲時(shí)間，從而確定VR設(shè)備是否滿足使用的需要。本發(fā)明的方法不僅可以應(yīng)用于VR(虛擬現(xiàn)實(shí))，還可以應(yīng)用于智能機(jī)器人，無人機(jī)等領(lǐng)域等。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中VR“延遲”發(fā)生的過程示意圖。

圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中的延遲測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中的方法流程示意圖。

圖4(a)-圖4(b)是一實(shí)施例中的數(shù)字圓盤的實(shí)際指針和影像指針對比示意圖。

圖5(a)-圖5(b)是另一實(shí)施例中的數(shù)字圓盤的實(shí)際指針和影像指針對比示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考一些示例實(shí)施例描述本公開的原理。可以理解，這些實(shí)施例僅出于說明并且?guī)椭绢I(lǐng)域的技術(shù)人員理解和實(shí)施例本公開的目的而描述，而非建議對本公開的范圍的任何限制。在此描述的本公開的內(nèi)容可以以下文描述的方式之外的各種方式實(shí)施。

如本文中所述，術(shù)語“包括”及其各種變體可以被理解為開放式術(shù)語，其意味著“包括但不限于”。術(shù)語“基于”可以被理解為“至少部分地基于”。術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”可以被理解為“至少一個(gè)實(shí)施例”。術(shù)語“另一實(shí)施例”可以被理解為“至少一個(gè)其它實(shí)施例”。

如圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中的延遲測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖，被測系統(tǒng)、刻度盤以及攝像機(jī)，所述刻度盤上具有指針，作為輸入端，所述被測系統(tǒng)輸出該刻度盤的影像到被測系統(tǒng)的顯示裝置上，所述攝像機(jī)在同一幀中對所述刻度盤以及所述顯示裝置上該刻度盤的影像同時(shí)進(jìn)行拍攝。

在本實(shí)施例中，刻度盤可以為電子裝置，刻度盤和指針均為電子圖像，并通過電子設(shè)備控制其指針旋轉(zhuǎn)速度和精度。在其它實(shí)施例中，刻度盤可以為機(jī)械裝置，刻度盤和指針均為機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過伺服電機(jī)等裝置控制指針旋轉(zhuǎn)速度和精度，也可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的其他實(shí)施形式，只要能滿足本發(fā)明的意圖即可。

為提高刻度的精度，從而提高讀取指針位置的精度，進(jìn)而提高測量的精度。所述圓盤的直徑可以是若干厘米，十幾厘米，幾十厘米，甚至1米以上。若直徑越大，周長就越大，就能容納更多的刻度數(shù)，精度就越大。但同時(shí)也要考慮到圓盤需要處在攝像機(jī)的拍攝范圍之內(nèi)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述被測系統(tǒng)包括但不限于通過攝像頭或者其他電子設(shè)備采集刻度盤輸入數(shù)據(jù)；采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾并通過線纜或者無線傳輸?shù)姆椒▊鬏數(shù)酵庵玫闹鳈C(jī)或者虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備上設(shè)置的主機(jī)；主機(jī)根據(jù)獲取的輸入數(shù)據(jù)更新邏輯和渲染視口；提交到驅(qū)動(dòng)并由驅(qū)動(dòng)發(fā)送到顯卡進(jìn)行渲染；把渲染的結(jié)果提交到虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的顯示裝置上,像素進(jìn)行顏色的切換；用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的顯示裝置上看到相應(yīng)的刻度盤的畫面。

在本實(shí)施例中虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備為頭顯，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的顯示裝置為頭顯上的顯示屏。

本發(fā)明實(shí)施例中的攝像機(jī)可以為普通攝像機(jī)，也可以為高速攝像機(jī)，攝像機(jī)的位置設(shè)置使得刻度盤和被測系統(tǒng)的顯示裝置都在其拍攝范圍內(nèi)，并可以清晰顯示刻度盤以及被測系統(tǒng)顯示裝置上刻度盤影像中指針的位置。具體地，本實(shí)施例中選用的攝像機(jī)為普通攝像機(jī)，攝像速度為250幀/秒，即每幀之間的時(shí)間間隔為4ms。

在攝像機(jī)得到連續(xù)的刻度盤和被測系統(tǒng)的顯示裝置上刻度盤影像的圖像后，即可根據(jù)刻度盤以及刻度盤影像上的指針位置進(jìn)行延遲的計(jì)算，該計(jì)算可以是人工進(jìn)行，也可以通過外設(shè)的計(jì)算裝置進(jìn)行。

圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中的方法流程示意圖，包括步驟：步驟S100使用刻度盤作為輸入端，通過所述被測系統(tǒng)輸出該刻度盤的影像；步驟S101使用所述攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，所述攝像機(jī)在同一幀中對所述刻度盤以及該刻度盤的影像同時(shí)進(jìn)行拍攝；步驟S102依據(jù)攝像機(jī)輸出圖像中所述刻度盤中的指針的位置和所述刻度盤影像中指針的位置進(jìn)行延遲測量計(jì)算。

以下以一個(gè)具體實(shí)施方式為例，對本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行仔細(xì)說明。

步驟1、輸入端的刻度盤為一個(gè)帶指針的數(shù)字圓盤，具體地，所述帶指針的數(shù)字圓盤描述如下：圓盤的邊緣有均勻的刻度，圓盤的中央有一根指針，指向邊緣的刻度。指針以一定的速率在盤面上勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。該數(shù)字圓盤通過電子設(shè)備控制其指針旋轉(zhuǎn)速度和精度。被測系統(tǒng)中包括一個(gè)模擬輸出的攝像頭，可以即時(shí)獲取刻度盤的影像并輸入到被測系統(tǒng)中，被測系統(tǒng)對該輸入進(jìn)行處理，并將最終刻度盤的影像顯示在頭顯的顯示屏上。

用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)同時(shí)拍攝數(shù)字圓盤和頭顯顯示屏上的刻度盤影像。

步驟2、依據(jù)攝像機(jī)輸出圖像中所述刻度盤中的指針的位置和所述刻度盤影像中指針的位置進(jìn)行延遲測量計(jì)算。

作為本實(shí)施例中的優(yōu)選，被測對象延時(shí)體現(xiàn)在：攝像機(jī)所拍圖片的不同幀的圖像上，以及不同幀畫面中數(shù)字圓盤的指針處于的不同角度上。

設(shè)T1為數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝畫面的幀周期，單位：秒，其為攝像機(jī)相鄰幀畫面拍攝的時(shí)間間隔，在本實(shí)施中，TI＝4ms。設(shè)T2為指針繞圓盤軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周的周期，單位：秒。在攝像機(jī)輸出的圖像中，任選相鄰的兩幀圖像進(jìn)行計(jì)算，如圖4所示。則，第n幀畫面如圖4(a)所示，第n+1幀畫面，如圖4(b)所示。具體地，依據(jù)圓盤指針的位置來計(jì)算，第n幀畫面中刻度盤影像中指針的位置相對刻度盤中的指針滯后的角度為α°；T1時(shí)間內(nèi)刻度盤中的指針轉(zhuǎn)過的角度(第n+1幀相比第n幀，刻度盤中的指針的位置變化)為β°，則被測對象的系統(tǒng)延為：(α/β)*T1。

在一些實(shí)施例中，設(shè)定指針的轉(zhuǎn)速，以確保在一個(gè)幀周期(攝像機(jī)相鄰幀畫面之間的時(shí)間間隔)內(nèi)，指針轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍小于一周，即：T2>T1。

如圖4(a)、圖4(b)所示，分別為第n幀畫面和第n+1幀畫面。

設(shè)：T1＝4ms攝像機(jī)拍攝畫面的幀周期；

T2＝30ms指針繞圓盤軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周的周期(T2>T1)；

由圖4(a)，α＝90°，為第n幀畫面中刻度盤影像中指針的位置相對刻度盤中的指針滯后的角度。

由圖4(a)和圖4(b)，β＝120°，為n+1幀中刻度盤中的指針相對于n幀中刻度盤中的指針走過的角度。則，被測對象的系統(tǒng)延遲為：

(α/β)×T1＝(90°/120°)×4ms＝3ms

又比如，如圖5(a)、圖5(b)所示，為另一個(gè)第n幀畫面和第n+1幀畫面。

設(shè)：T1＝4ms攝像機(jī)拍攝畫面的幀周期

T2＝36ms指針繞圓盤軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周的周期(T2>T1)

由圖5(a)，α＝190°，為第n幀畫面中刻度盤影像中指針的位置相對刻度盤中的指針滯后的角度。

由圖5(b)，β＝40°，為n+1幀中刻度盤中的指針相對于n幀中刻度盤中的指針走過的角度。則，被測對象的系統(tǒng)延遲為：

(α/β)×T1＝(190°/40°)×4ms＝19ms。

在一些實(shí)施例中，應(yīng)在刻度盤影像中的指針也變動(dòng)后，再選擇相鄰兩幀進(jìn)行計(jì)算。如刻度盤的指針轉(zhuǎn)動(dòng)了，但是刻度盤影像中的指針還沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，說明還在初始延遲期內(nèi)，此時(shí)不能用該方法進(jìn)行計(jì)算。

雖然本公開以具體結(jié)構(gòu)特征和/或方法動(dòng)作來描述，但是可以理解在所附權(quán)利要求書中限定的本公開并不必然限于上述具體特征或動(dòng)作。而是，上述具體特征和動(dòng)作僅公開為實(shí)施權(quán)利要求的示例形式。