本發(fā)明涉及可穿戴智能設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種面向增強現(xiàn)實的頭戴設(shè)備及其數(shù)據(jù)處理方法，特別適用于基于云計算與大數(shù)據(jù)的增強現(xiàn)實應(yīng)用。

背景技術(shù)：

增強現(xiàn)實，被定義為用于實現(xiàn)由計算機(jī)生成的虛擬世界與真實世界進(jìn)行融合與交互的技術(shù)統(tǒng)稱。與虛擬現(xiàn)實相結(jié)合時，也被稱之為混合現(xiàn)實。

隨著各類消費類電子產(chǎn)品的普及和使用頻率的上升，面向增強現(xiàn)實的代表性智能設(shè)備主要是智能眼鏡。然而，目前現(xiàn)有的智能眼鏡的數(shù)據(jù)計算與存儲都是依賴設(shè)備本身。由于設(shè)備本身有限的計算能力與存儲容量，其性能很難應(yīng)付計算量龐大的增強現(xiàn)實或混合現(xiàn)實。

隨著云計算與大數(shù)據(jù)時代的到來，數(shù)據(jù)的多渠道獲取與集中利用變得非常重要。云計算為我們提供了強大的數(shù)據(jù)處理與存儲能力，并且利于設(shè)備間的數(shù)據(jù)共享。大數(shù)據(jù)挖掘為我們提供了強大的數(shù)據(jù)分析能力，可以從復(fù)雜繁多的數(shù)據(jù)中，提煉出有價值的信息。為此，如何實現(xiàn)基于云計算與大數(shù)據(jù)的面向增強現(xiàn)實的頭戴設(shè)備已成為該領(lǐng)域亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有面向增強現(xiàn)實的頭戴設(shè)備所面臨的關(guān)鍵問題，提出了一種基于云計算與大數(shù)據(jù)的頭戴設(shè)備及其數(shù)據(jù)處理方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種頭戴設(shè)備及其數(shù)據(jù)處理方法，其組成包括：

微投影儀，用于投射攜帶圖像信息的光線至光學(xué)鏡片；

光學(xué)鏡片，用于矯正佩戴者的受損視力，并可將微投影儀投射出的光線反射至人眼；

灰度攝像頭，用于拍攝具有灰度信息的圖像；

無線通信模塊，用于以無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)；

電路板，用于承載各種電子元器件；

電池，用于為該設(shè)備提供電能；

所述頭戴設(shè)備所獲取及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并不通過頭戴設(shè)備本身直接處理，而是將數(shù)據(jù)通過無線通信模塊發(fā)送至所述頭戴設(shè)備以外的計算終端，然后由該計算終端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，最后將經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)和新生成的數(shù)據(jù)一并回傳至頭戴設(shè)備，從而實現(xiàn)增強現(xiàn)實。

作為對本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述微投影儀具有變焦功能，即可在不同距離投影出圖像。

作為對本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述光學(xué)鏡片的表面具有一層或者多層衍射光柵、全息光柵、浮雕光柵或者液晶光柵。

作為對本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述灰度攝像頭包括可見光攝像頭和紅外光攝像頭。

作為對本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述無線通信模塊包括移動通信、wigig、wi-fi、藍(lán)牙、衛(wèi)星通信、zigbee模塊中的一種或者多種的組合。

作為對本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，其組成還可以包括：

麥克風(fēng)：用于采集用戶及其周圍環(huán)境的音頻；

揚聲器：用于播放音頻；

作為對本發(fā)明所述技術(shù)方案的另一種改進(jìn)，其組成還可以包括：

深度攝像頭：用于拍攝具有深度信息的圖像。

作為對本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述深度攝像頭為單目或者雙目深度攝像頭。

作為對本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述單目或者雙目深度攝像頭是基于飛行時間或者結(jié)構(gòu)光的工作原理。

作為對本發(fā)明所述技術(shù)方案的另一種改進(jìn)，其組成還可以包括：

定位模塊：用于獲取設(shè)備所處的地理位置；

動作跟蹤器：用于獲取用戶的頭部姿態(tài)與運動軌跡。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明的實施例一的一種頭戴設(shè)備及其數(shù)據(jù)處理方法示意圖；

圖2是本發(fā)明的實施例二的一種頭戴設(shè)備及其數(shù)據(jù)處理方法示意圖；

圖3是本發(fā)明的實施例三的一種頭戴設(shè)備及其數(shù)據(jù)處理方法示意圖；

圖4是本發(fā)明的實施例四的一種頭戴設(shè)備及其數(shù)據(jù)處理方法示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例一

參照圖1，本實施例的頭戴設(shè)備及其數(shù)據(jù)處理方法包括：

灰度攝像頭101：用于拍攝具有灰度信息的圖像；

無線通信模塊102：用于以無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)；

微投影儀103：用于投射攜帶圖像信息的光線至光學(xué)鏡片；

光學(xué)鏡片104：用于矯正佩戴者的受損視力，并可將微投影儀投射出的光線反射至人眼；

電路板105：用于承載各種電子元器件；

電池106：用于為該設(shè)備提供電能；

優(yōu)選地，灰度攝像頭101包括可見光攝像頭和紅外光攝像頭。無線通信模塊102包括移動通信、wigig、wi-fi、藍(lán)牙、衛(wèi)星通信、zigbee模塊中的一種或者多種的組合。微投影儀103具有變焦功能，即可在不同距離投影出圖像。光學(xué)鏡片104的表面具有一層或者多層衍射光柵、全息光柵、浮雕光柵或者液晶光柵。

本實施例的具體工作流程說明如下：首先，灰度攝像頭101拍攝具有灰度信息的圖像。無線傳輸模塊102將灰度攝像頭101所拍攝的圖像數(shù)據(jù)通過無線通信方式發(fā)送至位于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)或物聯(lián)網(wǎng)等中的某一或多個計算終端11。計算終端11可以是手機(jī)、筆記本電腦、臺式機(jī)、服務(wù)器等具有數(shù)據(jù)處理能力的終端。計算終端11對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，然后把經(jīng)過處理的和新生成的數(shù)據(jù)通過無線通信方式回傳至無線傳輸模塊102。無線傳輸模塊102將所接收到的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至微投影儀103。微投影儀103將所接收到的圖像數(shù)據(jù)顯示為圖像，即投射出攜帶顯示信息的光線至光學(xué)鏡片104。光學(xué)鏡片104將微投影儀103所投射出的光線反射至人眼。

本實施例的技術(shù)方案解決了現(xiàn)有頭戴設(shè)備以智能眼鏡為代表，主要依賴本機(jī)計算進(jìn)行數(shù)據(jù)處理所導(dǎo)致的兩個技術(shù)問題。第一、計算能力有限。現(xiàn)有頭戴設(shè)備通常以單機(jī)形式存在，計算能力非常有限，難以應(yīng)對復(fù)雜場景或問題。而本實施的技術(shù)方案則將計算任務(wù)交給計算能力更加強大的計算終端，例如局域網(wǎng)內(nèi)的或云端的服務(wù)器，通過其強大的計算能力實現(xiàn)對復(fù)雜場景或問題的處理與分析。第二、數(shù)據(jù)分散?，F(xiàn)有的頭戴設(shè)備由于通常將數(shù)據(jù)存儲于本機(jī)，不利于數(shù)據(jù)集中與大數(shù)據(jù)分析或挖掘。而本實施例所提出的技術(shù)方案，統(tǒng)一將數(shù)據(jù)集中至某一計算終端，例如局域網(wǎng)內(nèi)的或云端的服務(wù)器，為大數(shù)據(jù)分析或挖掘提供了可行的解決方案。此外，由于降低了對本機(jī)計算芯片的要求，例如中央處理器(cpu)、圖形處理器(gpu)等，設(shè)備的硬件成本將大幅降低，重量將更輕，便攜性也將更好。

實施例二

參照圖2，本實施例的頭戴設(shè)備及其數(shù)據(jù)處理方法包括：

灰度攝像頭201：用于拍攝具有灰度信息的圖像；

無線通信模塊202：用于以無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)；

微投影儀203：用于投射攜帶圖像信息的光線至光學(xué)鏡片；

光學(xué)鏡片204：用于矯正佩戴者的受損視力，并可將微投影儀投射出的光線反射至人眼；

電路板205，用于承載各種電子元器件；

電池206，用于為該設(shè)備提供電能；

麥克風(fēng)207，用于采集用戶及其周圍環(huán)境的音頻；

揚聲器208，用于播放音頻；

優(yōu)選地，灰度攝像頭201包括可見光攝像頭和紅外光攝像頭。無線通信模塊202包括移動通信、wigig、wi-fi、藍(lán)牙、衛(wèi)星通信、zigbee模塊中的一種或者多種的組合。微投影儀203具有變焦功能，即可在不同距離投影出圖像。光學(xué)鏡片204的表面具有一層或者多層衍射光柵、全息光柵、浮雕光柵或者液晶光柵。

具體地，本實施例的具體工作流程說明如下：首先，灰度攝像頭201拍攝具有灰度信息的圖像，麥克風(fēng)207采集用戶及其周圍環(huán)境的音頻。無線傳輸模塊202將灰度攝像頭201所拍攝的圖像數(shù)據(jù)以及麥克風(fēng)207所捕獲的音頻數(shù)據(jù)一起通過無線通信方式發(fā)送至位于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)或物聯(lián)網(wǎng)等中的某一或多個計算終端21。計算終端21可以是手機(jī)、筆記本電腦、臺式機(jī)、服務(wù)器等具有數(shù)據(jù)處理能力的終端。計算終端21對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，然后把經(jīng)過處理的和新生成的數(shù)據(jù)通過無線通信方式回傳至無線傳輸模塊202。無線傳輸模塊202將所接收到的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至微投影儀203，將音頻數(shù)據(jù)發(fā)送至揚聲器208。微投影儀203將所接收到的圖像數(shù)據(jù)顯示為圖像，即投射出攜帶顯示信息的光線至光學(xué)鏡片204。光學(xué)鏡片204將微投影儀203所投射出的光線反射至人眼。揚聲器208將所接收到的音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為聲音。

本實施例的技術(shù)方案不僅繼承了實施例一所具有的全部優(yōu)勢，且由于增加了麥克風(fēng)和揚聲器，可支持語音通信與交互。

實施例三

參照圖3，本實施例的頭戴設(shè)備及其數(shù)據(jù)處理方法包括：

灰度攝像頭301：用于拍攝具有灰度信息的圖像；

無線通信模塊302：用于以無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)；

微投影儀303：用于投射攜帶圖像信息的光線至光學(xué)鏡片；

光學(xué)鏡片304：用于矯正佩戴者的受損視力，并可將微投影儀投射出的光線反射至人眼；

電路板305，用于承載各種電子元器件；

電池306，用于為該設(shè)備提供電能；

麥克風(fēng)307，用于采集用戶及其周圍環(huán)境的音頻；

揚聲器308，用于播放音頻；

深度攝像頭309：用于拍攝具有深度信息的圖像；

優(yōu)選地，灰度攝像頭301包括可見光攝像頭和紅外光攝像頭。無線通信模塊302包括移動通信、wigig、wi-fi、藍(lán)牙、衛(wèi)星通信、zigbee模塊中的一種或者多種的組合。微投影儀303具有變焦功能，即可在不同距離投影出圖像。光學(xué)鏡片304的表面具有一層或者多層衍射光柵、全息光柵、浮雕光柵或者液晶光柵。深度攝像頭309為單目或者雙目深度攝像頭，單目或者雙目深度攝像頭是基于飛行時間或者結(jié)構(gòu)光的工作原理。

具體地，本實施例的具體工作流程說明如下：首先，灰度攝像頭301拍攝具有灰度信息的圖像，深度攝像頭309拍攝具有深度信息的圖像，麥克風(fēng)307采集用戶及其周圍環(huán)境的音頻。無線傳輸模塊302將灰度攝像頭301所拍攝的圖像數(shù)據(jù)、麥克風(fēng)307所采集的音頻數(shù)據(jù)以及深度攝像頭309所拍攝的深度圖像一起以無線通信方式發(fā)送至位于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)或物聯(lián)網(wǎng)等中的某一或多個計算終端31。計算終端31可以是手機(jī)、筆記本電腦、臺式機(jī)、服務(wù)器等具有數(shù)據(jù)處理能力的終端。計算終端31對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，然后把經(jīng)過處理的和新生成的數(shù)據(jù)通過無線通信方式回傳至無線傳輸模塊302。無線傳輸模塊302將所接收到的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至微投影儀303，將音頻數(shù)據(jù)發(fā)送至揚聲器308。微投影儀303將所接收到的圖像數(shù)據(jù)顯示為圖像，即投射出攜帶顯示信息的光線至光學(xué)鏡片304。光學(xué)鏡片304將微投影儀303所投射出的光線反射至人眼。揚聲器308將所接收到的音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為聲音。

本實施例的技術(shù)方案不僅繼承了實施例二所具有的全部優(yōu)勢，且由于增加了深度攝像頭，可支持虛擬場景的注冊（registration）與真實場景的三維重構(gòu)。

實施例四

參照圖4，本實施例的頭戴設(shè)備及其數(shù)據(jù)處理方法包括：

灰度攝像頭401：用于拍攝具有灰度信息的圖像；

無線通信模塊402：用于以無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)；

微投影儀403：用于投射攜帶圖像信息的光線至光學(xué)鏡片；

光學(xué)鏡片404：用于矯正佩戴者的受損視力，并可將微投影儀投射出的光線反射至人眼；

電路板405，用于承載各種電子元器件；

電池406，用于為該設(shè)備提供電能；

麥克風(fēng)407，用于采集用戶及其周圍環(huán)境的音頻；

揚聲器408，用于播放音頻；

深度攝像頭409，用于拍攝具有深度信息的圖像；

定位模塊410：用于獲取設(shè)備所處的地理位置；

動作跟蹤器411：用于獲取用戶的頭部姿態(tài)與運動軌跡；

優(yōu)選地，灰度攝像頭401包括可見光攝像頭和紅外光攝像頭。無線通信模塊402包括移動通信、wigig、wi-fi、藍(lán)牙、衛(wèi)星通信、zigbee模塊中的一種或者多種的組合。微投影儀403具有變焦功能，即可在不同距離投影出圖像。光學(xué)鏡片404的表面具有一層或者多層衍射光柵、全息光柵、浮雕光柵或者液晶光柵。深度攝像頭409為單目或者雙目深度攝像頭，單目或者雙目深度攝像頭是基于飛行時間或者結(jié)構(gòu)光的工作原理。

具體地，本實施例的具體工作流程說明如下：首先，灰度攝像頭401拍攝具有灰度信息的圖像，麥克風(fēng)407采集用戶及其周圍環(huán)境的音頻。無線傳輸模塊402將灰度攝像頭401所拍攝的圖像數(shù)據(jù)、麥克風(fēng)407所捕獲的音頻數(shù)據(jù)、深度攝像頭409所拍攝的深度圖像、定位模塊410所獲取的地理位置數(shù)據(jù)以及動作跟蹤器411所獲取的數(shù)據(jù)一起以無線通信方式發(fā)送至位于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)或物聯(lián)網(wǎng)等中的某一或多個計算終端41。計算終端41可以是手機(jī)、筆記本電腦、臺式機(jī)、服務(wù)器等具有數(shù)據(jù)處理能力的終端。計算終端41對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，然后把經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)和新生成的數(shù)據(jù)一起通過無線通信方式回傳至無線傳輸模塊402。無線傳輸模塊402將所接收到的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至微投影儀403，將音頻數(shù)據(jù)發(fā)送至揚聲器408。微投影儀303將所接收到的圖像數(shù)據(jù)顯示為圖像，即投射出攜帶顯示信息的光線至光學(xué)鏡片404。光學(xué)鏡片404將微投影儀403所投射出的光線反射至人眼。揚聲器408將所接收到的音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為聲音。

本實施例的技術(shù)方案不僅繼承了實施例三所具有的全部優(yōu)勢，還由于定位模塊的加入，可支持與地理位置相關(guān)的信息推送。此外，由于動作跟蹤器的加入，可支持與頭部姿態(tài)與運動軌跡相關(guān)的人機(jī)互動。

如前所述，參照附圖根據(jù)本發(fā)明作為例子的特定優(yōu)選實施例詳細(xì)描述了本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。