本發(fā)明涉及空間定位領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

空間定位一般采用光學(xué)或超聲波的模式進(jìn)行定位和測算，通過建立模型來推導(dǎo)待測物體的空間位置。一般的基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)采用紅外點(diǎn)和光感攝像頭接收的方式來確定物體的空間位置，并根據(jù)陀螺儀來測量物體的角度信息，紅外點(diǎn)在近眼顯示裝置的前端，在定位時(shí)，光感攝像頭捕捉紅外點(diǎn)的位置進(jìn)而推算出使用者的物理坐標(biāo)。這種定位方法廣泛應(yīng)用于目前的近眼顯示裝置上，作為主流的定位方法具有反應(yīng)快、捕捉簡單等特點(diǎn)。但同時(shí)，這種定位方法存在著一定的局限，一方面在定位過程中，紅外光線經(jīng)常被周圍的行人或物品遮擋，導(dǎo)致短暫的無法定位；另一方面，這種空間定位方法過度依賴陀螺儀，如果出現(xiàn)陀螺儀飄移則會(huì)嚴(yán)重影響定位效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決當(dāng)前基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)易被遮擋和過度依賴陀螺儀的缺陷，本發(fā)明提供一種不易被遮擋、不依賴陀螺儀的基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法，包括以下步驟：

S1：計(jì)算出使用者空間位置坐標(biāo)；

S2：根據(jù)使用者空間位置坐標(biāo)調(diào)用對應(yīng)該空間坐標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)庫；

S3：觀察裝置拍攝近眼顯示裝置的圖像，并對圖像進(jìn)行處理；

S4：將處理后的所述圖像與調(diào)用的所述圖像數(shù)據(jù)庫對比，找出與其最為相近的數(shù)據(jù)庫圖像，所述數(shù)據(jù)庫圖像對應(yīng)的角度坐標(biāo)即為所述近眼顯示裝置的角度坐標(biāo)。

優(yōu)選地，在定位開始前所述觀察裝置測定使用者多個(gè)空間坐標(biāo)的姿態(tài)圖像數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在所述圖像數(shù)據(jù)庫中。

優(yōu)選地，計(jì)算使用者空間位置坐標(biāo)的方法為PnP算法。

優(yōu)選地，所述觀察裝置拍攝橫向光源和縱向光源的影像，并且對拍攝的圖像進(jìn)行處理，根據(jù)光的頻率區(qū)分前置光源的影像、后置光源的影像和所述橫向光源的影像，并判斷所述前置光源的影像、所述后置光源的影像和所述橫向光源影像的長度。

提供一種基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別系統(tǒng)，包括近眼顯示裝置和觀察裝置，所述觀察裝置設(shè)置在定位空間區(qū)域的頂端，所述觀察裝置的主要觀察方向朝下。

優(yōu)選地，所述近眼顯示裝置包括橫向光源、縱向光源和前面板，所述橫向光源和所述縱向光源相互交叉，所述縱向光源包括前置光源和后置光源，所述前置光源設(shè)置在靠近所述前面板的一端，所述后置光源和所述橫向光源發(fā)射的光的頻率相同，所述前置光源與所述后置光源發(fā)射的光的頻率不同。

優(yōu)選地，所述近眼顯示裝置包括前面板和兩個(gè)相互交叉的頭帶，所述頭帶靠近所述前面板的方向上設(shè)置有標(biāo)識(shí)光源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將發(fā)光裝置設(shè)置在近眼顯示裝置的頂端，減小了使用時(shí)發(fā)光裝置發(fā)出的測試光線被遮擋的概率，增加了測量的準(zhǔn)確度和連續(xù)性。通過建立數(shù)據(jù)庫和調(diào)用數(shù)據(jù)庫的方法，提供了一種新的姿態(tài)測量手段，不依賴陀螺儀即可實(shí)現(xiàn)姿態(tài)測量。通過識(shí)別橫向光源和縱向光源長度的方法判斷圖像特征并匹配數(shù)據(jù)庫中的圖像特征，間接得出使用者頭部的姿態(tài)角度信息，通過前置光源區(qū)別于其他光源發(fā)光頻率的特征可以判斷橫向光源和縱向光源的方向，防止測試時(shí)方向混亂影響測量準(zhǔn)確性。通過識(shí)別頭帶長度的方法判斷圖像特征并匹配數(shù)據(jù)庫中的圖像特征，間接得出使用者頭部的姿態(tài)角度信息，通過設(shè)置標(biāo)識(shí)光源，防止測試時(shí)方向混亂影響測量準(zhǔn)確性。通過將觀察裝置設(shè)置在定位空間區(qū)域的頂端，可以有效防止觀察裝置因被遮擋而無法觀察，提高的定位的穩(wěn)定性。

附圖說明

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

圖1是現(xiàn)有技術(shù)姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)原理示意圖；

圖3是本發(fā)明基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)原理示意圖；

圖5a是觀察裝置拍攝到的使用者頭部未傾斜的圖像示意圖；

圖5b是觀察裝置拍攝到的使用者頭部前傾的圖像示意圖；

圖5c是觀察裝置拍攝到的使用者頭部后仰的圖像示意圖；

圖5d是觀察裝置拍攝到的使用者頭部右傾斜的圖像示意圖；

圖5e是觀察裝置拍攝到的使用者頭部左傾斜的圖像示意圖；

圖6是本發(fā)明基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)第二實(shí)施例原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為了解決當(dāng)前基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)易被遮擋和過度依賴陀螺儀的缺陷，本發(fā)明提供一種不易被遮擋、不依賴陀螺儀的基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)。

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

圖1—圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)，包括近眼顯示裝置10和觀察裝置15，近眼顯示裝置10包括設(shè)置近眼顯示裝置10前端的前面板11，前面板11上設(shè)置有多個(gè)發(fā)光裝置13。在定位過程中，發(fā)光裝置13向外發(fā)射紅外光。觀察裝置15觀察發(fā)光裝置13發(fā)射的紅外光，并根據(jù)觀察到的紅外光圖像判定近眼顯示裝置10的水平坐標(biāo)，即如圖所示x軸與y軸坐標(biāo)。在現(xiàn)有的基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)中，觀察裝置15一般設(shè)置在近眼顯示裝置10的前方或前方偏上的位置來便于捕捉紅外線，當(dāng)周圍的行人從近眼顯示裝置10的前方走過時(shí)，近眼顯示裝置10與觀察裝置15之間的光路容易被切斷，導(dǎo)致觀察裝置15無法判斷近眼顯示裝置10的位置。

圖3示出了本發(fā)明基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)的近眼顯示裝置20的俯視圖，近眼顯示裝置20包括橫向光源21和縱向光源22，橫向光源21和縱向光源22相互交叉，縱向光源22包括前置光源221和后置光源222，前置光源221設(shè)置在靠近前面板23的一端。橫向光源21與后置光源222發(fā)射的光的頻率相同，前置光源221與后置光源222發(fā)射的光的頻率不同。橫向光源21和縱向光源22可以設(shè)置在近眼顯示裝置20的頭帶24上，朝向近眼顯示裝置20的上方。

圖4示出了本發(fā)明基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)原理示意圖。本發(fā)明包括近眼顯示裝置20和觀察裝置25，觀察裝置25設(shè)置在定位空間區(qū)域的頂端，包括至少一個(gè)攝像頭，其主要觀察方向朝下。當(dāng)使用者佩戴好近眼顯示裝置20后，觀察裝置25可以清晰觀察到近眼顯示裝置20的頂端。橫向光源21和縱向光源22發(fā)射的光線可以被觀察裝置25觀察到，觀察裝置25拍攝圖像后可以對圖像進(jìn)行處理，根據(jù)光的頻率區(qū)分前置光源221的影像、后置光源222的影像和橫向光源21的影像，并判斷各個(gè)影像的長度，各個(gè)影像的不同的長度數(shù)據(jù)組合起來可以形成不同的圖案，每一個(gè)圖案對應(yīng)唯一的角度信息。

圖5a—5e示出了觀察裝置25拍攝的圖像與使用者姿態(tài)的對應(yīng)關(guān)系。其中，圖5a是觀察裝置拍攝到的使用者頭部未傾斜的圖像示意圖；圖5b是觀察裝置拍攝到的使用者頭部前傾的圖像示意圖；圖5c是觀察裝置拍攝到的使用者頭部后仰的圖像示意圖；圖5d是觀察裝置拍攝到的使用者頭部右傾斜的圖像示意圖；圖5e是觀察裝置拍攝到的使用者頭部左傾斜的圖像示意圖。當(dāng)使用者在一定的空間位置頭部發(fā)生前后左右的傾斜時(shí)，其傾斜度對應(yīng)唯一的觀察圖像。應(yīng)當(dāng)指出，使用者在不同空間位置的相同姿態(tài)情況下，光源在觀察裝置25中所成的圖像是不同的，因此必須首先利用觀察裝置25測定使用者多個(gè)空間坐標(biāo)的姿態(tài)圖像數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在圖像數(shù)據(jù)庫中，在使用時(shí)，根據(jù)使用者的空間坐標(biāo)對應(yīng)在數(shù)據(jù)庫中找出該空間坐標(biāo)對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)庫，在對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)庫中選取與觀察到的圖像最為接近的光源圖像，該光源圖像對應(yīng)的角度坐標(biāo)位置即為使用者的角度坐標(biāo)位置。

定位開始后，使用者佩戴好近眼顯示裝置20，首先根據(jù)PnP算法等常用算法計(jì)算出使用者空間位置坐標(biāo)，根據(jù)使用者空間位置坐標(biāo)調(diào)用對應(yīng)該空間坐標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)庫，觀察裝置25拍攝近眼顯示裝置20的圖像，并對圖像進(jìn)行處理。圖像處理完成后將其與調(diào)用的圖像數(shù)據(jù)庫對比，找出與其最為相近的數(shù)據(jù)庫圖像，該數(shù)據(jù)庫圖像對應(yīng)的角度坐標(biāo)即為近眼顯示裝置20的角度坐標(biāo)。

圖6示出了本發(fā)明基于數(shù)據(jù)庫的近眼顯示裝置姿態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)第二實(shí)施例原理示意圖。本發(fā)明第二實(shí)施例與第一實(shí)施例基本相同，不同之處在于，第二實(shí)施例與第一實(shí)施例在頭頂?shù)脑O(shè)置不同，在第二實(shí)施例中，近眼顯示裝置30包括兩個(gè)相互交叉的頭帶34，交叉的頭帶34可以被觀察裝置25觀察到，在交叉頭帶34靠近前面板33的方向上設(shè)置有標(biāo)識(shí)光源39，觀察裝置25拍攝圖像后可以對圖像進(jìn)行處理，根據(jù)標(biāo)識(shí)光源39的影像區(qū)分交叉頭帶的各個(gè)方向，并判斷各個(gè)頭帶影像的長短，根據(jù)各個(gè)影像的長短的組合圖像并利用上述數(shù)據(jù)庫判斷的方法可以判定使用者的姿態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將發(fā)光裝置設(shè)置在近眼顯示裝置20的頂端，減小了使用時(shí)發(fā)光裝置發(fā)出的測試光線被遮擋的概率，增加了測量的準(zhǔn)確度和連續(xù)性。通過建立數(shù)據(jù)庫和調(diào)用數(shù)據(jù)庫的方法，提供了一種新的姿態(tài)測量手段，不依賴陀螺儀即可實(shí)現(xiàn)姿態(tài)測量。通過識(shí)別橫向光源21和縱向光源22長度的方法判斷圖像特征并匹配數(shù)據(jù)庫中的圖像特征，間接得出使用者頭部的姿態(tài)角度信息，通過前置光源221區(qū)別于其他光源發(fā)光頻率的特征可以判斷橫向光源21和縱向光源22的方向，防止測試時(shí)方向混亂影響測量準(zhǔn)確性。通過識(shí)別頭帶34長度的方法判斷圖像特征并匹配數(shù)據(jù)庫中的圖像特征，間接得出使用者頭部的姿態(tài)角度信息，通過設(shè)置標(biāo)識(shí)光源39，防止測試時(shí)方向混亂影響測量準(zhǔn)確性。通過將觀察裝置25設(shè)置在定位空間區(qū)域的頂端，可以有效防止觀察裝置25因被遮擋而無法觀察，提高的定位的穩(wěn)定性。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。