[发明专利]一种虚拟现实增强设备及方法

说明书

本发明提供一种沉浸感强、视角宽广、结构简单的虚拟现实增强设备及方法。该设备包括显示成像器件（1）、摄像机（2）、视觉处理系统（3）、投影器件（4）及电源，所述显示成像器件（1）包括可视区域（11）和校准区域（12），可视区域（11）和校准区域（12）均分别在透明状态和非透明状态之间切换；其方法为：在透明状态下，摄像机采集现实影像，通过视觉处理系统处理后投影到非透明的现实成像器件上形成投影影像，通过比对，使投影影像与现实影像保持一致，而在校准区域内，视觉处理系统对影像不断校准并存储，在需要时快速地将存储的影像投影到可视区域内显示，在此期间，校准区域不断地变换状态。本发明用于虚拟现实智能设备领域。

技术领域

本发明涉及虚拟现实智能设备领域，尤其涉及一种虚拟现实增强设备及方法。

背景技术

增强现实（Augmented Reality，简称 AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实环境并进行互动。这种技术最早于1990年提出。随着随身电子产品运算能力的提升，增强现实的用途越来越广。

现有的实现方法主要有基于显示器的增强技术和基于光学透射式的增强技术。如图1所示, 基于显示器的增强技术主要是利用摄像机104实时采集现实环境中的物体103，并与视觉处理系统中的虚拟影像（如图中所示的“果实”图像）合并，并输出到设备显示屏105上，用户106最终在设备显示屏105上看到合成后的合成影像101。这种实现方法比较简单。但其存在沉浸感差的问题，显示与虚拟之间存在较大的差距，无法融为一体，给人虚拟与现实明显分开的感觉。

如图2所示，在基于光学透射式增强技术中，摄像机204仍然需要实时采集现实环境中的物体203，但采集回来的影像只用于识别影像和获取物体的方位，不会在视觉处理系统中与虚拟物体合并。根据摄像机204识别出来的内容，把对应的虚拟物体（如图中所示的“果实”图像）通过投射设备205投射到一个半透明光学器件206上，这个器件可以把虚拟影像反射到用户207的眼睛里的同时，还能把前方的实际物体203通过透射传送到人的眼睛里，这样就实现了虚拟物体和现实物体的合成叠加，在用户207的眼睛里看到的影像如201。这种方法由于看到的是实际的物体，没有延迟，实际物体生动。但由于半透明光学器件206的面积有限，实际物体能够在同一时间进入人的眼睛的范围有限，亦即人的眼睛的视角角度有限。为了对周围事物的观察，人的头部会发生转动以获得更广的视角。然而，由于虚拟物体的叠加是比较大的技术难点，在人的头部发生快速转动时，目前的技术还很难做到随动地将虚拟影像同步反射到人的眼睛里与透射入人的眼睛的现实物体精准地合成叠加，现有的设备无法做到比较宽的视角，此时，往往会出现虚拟影像与现实物体的叠合不协调或者无法获得想要的叠合效果。此外，现有技术中的设备的体积往往比较大，较难做到小型化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种沉浸感强、视角宽广、结构简单的虚拟现实增强设备，以及利用该设备进行虚拟现实增强的方法，该方法操作简单，使现实与虚拟能够融为一体，保证具有较好的沉浸感，且具有较宽的视角体验。

本发明所述虚拟现实增强设备所采用的技术方案是：所述虚拟现实增强设备包括显示成像器件、摄像机、视觉处理系统、投影器件及电源，所述电源为整个设备供电，

所述显示成像器件包括可视区域和校准区域，所述校准区域位于所述可视区域的外围，所述可视区域和所述校准区域分别与所述视觉处理系统电信号连接，在所述视觉处理系统的控制下，所述可视区域和所述校准区域均分别在透明状态和非透明状态之间切换，所述摄像机透过处于透明状态的所述可视区域和/或所述校准区域采集现实环境的现实影像，处于非透明状态的所述可视区域和/或所述校准区域接收来自所述投影器件的投影影像，并反射到所述摄像机的镜头内；

所述摄像机用于透过所述显示成像器件采集现实环境的现实影像和所述投影器件投影到所述显示成像器件后反射的投影影像并上传至所述视觉处理系统；