本發(fā)明適用于虛擬現(xiàn)實(shí)VR和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR頭盔，包括但不限于VR和AR頭盔的頭戴式設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近來，虛擬現(xiàn)實(shí)VR(Virtual Reality)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR(Augmented Reality)發(fā)展的如火如荼。戴上VR和AR頭盔不僅可以觀看IMAX效果和3D效果的電影，甚至可以觀看360度全景圖片、360度全景視頻和360度全景電影。

不管是用單個(gè)相機(jī)旋轉(zhuǎn)拍攝的360度全景圖片，還是用全方向多攝像頭攝影機(jī)(附圖1)拍攝的360度全景視頻和電影。在戴上VR和AR頭盔觀看360度全景圖片、視頻和電影前，都需要對(duì)頭盔的方向進(jìn)行校正和同步。目前的校準(zhǔn)方式是，打開VR的app前，首先把手機(jī)水平放在桌面上校準(zhǔn)陀螺儀。進(jìn)入360度全景視頻后，APP自帶的播放器會(huì)展示給用戶一個(gè)默認(rèn)方向的畫面，用戶可以基于默認(rèn)畫面觀看視頻，也可以通過用戶轉(zhuǎn)變方向調(diào)整想看到的不同方向畫面。假設(shè)用戶正常面向的方向時(shí)看到的畫面不是自己想看到的方向的畫面，可以通過按手柄上的復(fù)位鍵和改變自身方向來調(diào)整，需要經(jīng)過多次調(diào)試后才能讓用戶面向欲面向的目標(biāo)方向和看到想看到的目標(biāo)視頻畫面。

這種方向和視頻畫面調(diào)整方式有兩個(gè)問題，一是調(diào)整復(fù)雜，需要多次按復(fù)位鍵和用戶轉(zhuǎn)變自身方向調(diào)整；二是視頻中看到的畫面方向和用戶自身的面向方向不一致，會(huì)出現(xiàn)實(shí)際方向和用戶方向感矛盾的情況，降低用戶體驗(yàn)。比如，用戶面向正西方時(shí)，卻在頭盔里看到非常逼真的太陽升起的畫面，這種情景和 用戶的方向感就會(huì)有沖突，用戶有不適應(yīng)的感覺。甚至?xí)霈F(xiàn)，畫面中的自己一直往南走，看到從北向南依次出現(xiàn)的各景點(diǎn)畫面，而實(shí)際上用戶此時(shí)真正面向的是北方，用戶后背被曬的熱熱的，而畫面中看到的是自己面向正南方，這種用戶體驗(yàn)讓用戶內(nèi)心感覺很矛盾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種頭戴式設(shè)備的方向同步方法，可以讓視頻中的畫面方向和用戶的方向保持一致，提高用戶戴頭盔觀看視頻的逼真效果，提高用戶體驗(yàn)。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)視頻畫面方向和用戶方向一致，主要從三方面進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)：

一是視頻畫面拍攝后，進(jìn)行畫面整合設(shè)計(jì)時(shí)加入畫面的方向參數(shù)，并且該參數(shù)可以提取出來對(duì)此分析。

二是頭戴式設(shè)備中包含compass芯片和陀螺儀，可以分析出頭戴式設(shè)備的方向參數(shù)，該方向參數(shù)包含方位和頭戴式設(shè)備與水平面的夾角度數(shù)兩個(gè)參數(shù)，其中方位參數(shù)用來標(biāo)示頭盔的東西南北方位，與水平面的夾角信息通過頭盔與水平面的夾角度數(shù)表示。當(dāng)頭盔與水平面方向?yàn)檠鼋菚r(shí)，用水平面到頭盔方向向上旋轉(zhuǎn)經(jīng)過的度數(shù)表示仰角度數(shù)，并在旋轉(zhuǎn)度數(shù)前加“+”號(hào)；當(dāng)頭盔與水平面方向?yàn)楦┙菚r(shí)，用水平面到頭盔方向向下旋轉(zhuǎn)經(jīng)過的度數(shù)表示，并在旋轉(zhuǎn)度數(shù)前加“-”號(hào)。頭盔內(nèi)置的處理器可以把頭盔的方向參數(shù)輸出給頭盔中的手機(jī)，并在手機(jī)安裝的APP中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。

三是手機(jī)APP播放360度全景視頻，打開全景視頻時(shí)按視頻默認(rèn)的固定方向進(jìn)入，同時(shí)把該默認(rèn)固定方向的方向參數(shù)提取到處理器，此時(shí)提取的方向參數(shù)包括視頻的方位參數(shù)和與水平面的夾角度數(shù)。處理器把視頻的方向參數(shù)和頭盔輸出到處理器的用戶的方向參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，并按照流程完成視頻方向和用戶 頭盔方向的校準(zhǔn)統(tǒng)一。

本發(fā)明據(jù)此提出的方向同步方法以及方向同步裝置如下。

一種頭戴式設(shè)備的方向同步方法，其特征在于：視頻畫面在拍攝后進(jìn)行畫面整合設(shè)計(jì)時(shí)加入畫面的方向參數(shù)，并且該參數(shù)可以被提取用于對(duì)此分析；頭戴式設(shè)備中包含定向裝置，可以分析獲得頭戴式設(shè)備的方向參數(shù)；在頭戴式設(shè)備播放視頻畫面時(shí)，按照設(shè)定流程完成視頻畫面方向和頭戴式設(shè)備方向的校準(zhǔn)。

如前所述的方向同步方法，其特征在于：所述方向參數(shù)包含方位和夾角度數(shù)，方位為頭戴式設(shè)備所面向的東西南北方位，夾角度數(shù)為頭戴式設(shè)備與水平面的夾角度數(shù)。

如前所述的方向同步方法，其特征在于所述完成視頻方向和頭戴式設(shè)備方向校準(zhǔn)的設(shè)定流程包括以下步驟：提取視頻畫面的方向參數(shù)；接收頭戴式設(shè)備傳來的方向參數(shù)；比較視頻畫面的水平面夾角度數(shù)和頭戴式設(shè)備的水平面夾角度數(shù)是否一致，如果不一致則調(diào)整視頻畫面的水平面夾角度數(shù)與頭戴式設(shè)備一致；比較視頻畫面的方位與頭戴式設(shè)備的方位是否一致，如果不一致則調(diào)整視頻畫面的方位與頭戴式設(shè)備一致。

如前所述的方向同步方法，其特征在于：頭戴式設(shè)備的定向裝置由compass芯片和陀螺儀組成。

如前所述的方向同步方法，其特征在于：所述頭戴式設(shè)備為VR頭盔或者AR頭盔。

一種頭戴式設(shè)備的方向同步裝置，用于視頻畫面的方向參數(shù)與頭戴式設(shè)備的方向參數(shù)的校準(zhǔn)，其特征在于包括：方向參數(shù)提取裝置，用于提取視頻畫面的方向參數(shù)；定向裝置，用于確定頭戴式設(shè)備的方向參數(shù)；校準(zhǔn)裝置，完成視 頻畫面的方向參數(shù)與頭戴式設(shè)備的方向參數(shù)的比較，并且根據(jù)比較結(jié)果將視頻畫面的方向參數(shù)校準(zhǔn)到頭戴式設(shè)備的方向參數(shù)。

如前所述的方向同步裝置，其特征在于：所述頭戴式設(shè)備為VR頭盔或者AR頭盔。

如前所述的方向同步裝置，其特征在于：所述定向裝置由compass芯片和陀螺儀組成。

如前所述的方向同步裝置，其特征在于：所述校準(zhǔn)裝置為安裝有相應(yīng)功能APP的手機(jī)。

附圖說明

圖1為360度全景攝像機(jī)的示意圖。

圖2為VR和AR頭盔的器件構(gòu)造示意圖。

圖3為頭盔與水平面呈仰角時(shí)的示意圖。

圖4為頭盔與水平面呈俯角時(shí)的示意圖。

圖5為方向參數(shù)構(gòu)成示意圖。

圖6為視頻畫面方向校準(zhǔn)流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1所示為360全景攝像機(jī)，用該攝像機(jī)可以拍攝360度全景視頻和電影。該攝像機(jī)呈圓球狀周邊全是攝像頭，啟動(dòng)360度全景視頻拍攝時(shí)，所有攝像頭從不方向和角度同時(shí)啟動(dòng)拍攝。圖像未處理前不同攝像頭拍攝的畫面有重復(fù)的，后期視頻處理時(shí)，需要把不同攝像頭的拍攝內(nèi)容進(jìn)行取舍和拼接，并且把不同方向和角度看到的視頻畫面標(biāo)識(shí)出方向參數(shù)存在視頻文件里供后面方向?qū)Ρ群? 校準(zhǔn)時(shí)使用。存在視頻文件里的方向參數(shù)包括方位參數(shù)和與水平面的夾角度數(shù)，方位參數(shù)用來標(biāo)識(shí)用戶的東西南北方向，與水平面的夾角度數(shù)用來標(biāo)識(shí)用戶頭盔相對(duì)水平面的仰或俯的程度。

標(biāo)識(shí)在視頻文件里的與水平面的夾角度數(shù)按如下方式定義，在頭盔中需要仰視看到的視頻畫面，此時(shí)視頻畫面的與水平面角度度數(shù)定義為“+”方向，頭盔從水平面向上旋轉(zhuǎn)到可以看到該視頻畫面時(shí)旋轉(zhuǎn)的度數(shù)為夾角度數(shù)，并在該度數(shù)前加“+”后存到視頻文件里。如圖3所示，頭盔從水平面向上旋轉(zhuǎn)到可以看到目標(biāo)視頻畫面時(shí)旋轉(zhuǎn)的度數(shù)為30度，就把該目標(biāo)視頻畫面的與水平面的夾角度數(shù)定義為+30°，并把+30°存在視頻文件里，供以后提取出來對(duì)比和分析使用。

在頭盔中需要俯視看到的視頻畫面，此時(shí)視頻畫面的與水平面角度度數(shù)定義為“-”方向，頭盔從水平面向下旋轉(zhuǎn)到可以看到該視頻畫面時(shí)旋轉(zhuǎn)的度數(shù)為夾角度數(shù)，并在該度數(shù)前加“-”后存到視頻文件里。如圖4所示，頭盔從水平面向下旋轉(zhuǎn)到可以看到目標(biāo)視頻畫面時(shí)旋轉(zhuǎn)的度數(shù)為30度，就把該目標(biāo)視頻畫面的與水平面的夾角度數(shù)定義為-30°，并把-30°存在視頻文件里，供以后提取出來對(duì)比和分析使用。

頭盔要把用戶的方向參數(shù)反饋給手機(jī)中安裝的APP，頭盔中就必須有獲取用戶方向參數(shù)的器件。如圖2頭盔示意圖中所示，頭盔中內(nèi)置了Compass芯片c和陀螺儀b。Compass芯片c可以獲取用戶的方位參數(shù)，方位參數(shù)用來標(biāo)示頭盔的東西南北方位。陀螺儀b用來感應(yīng)用戶頭部的俯仰動(dòng)作和角度，俯仰程度通過頭盔與水平面的夾角度數(shù)參數(shù)來衡量。當(dāng)用戶仰頭的度數(shù)與水平面成30度時(shí)，如圖3所示，頭盔把與水平面的夾角度數(shù)標(biāo)記為+30°，并把+30°參數(shù)反饋給手機(jī)中安裝的APP。當(dāng)用戶俯首的度數(shù)與水平面成30度時(shí)，如圖4所示，頭盔 把與水平面的夾角度數(shù)標(biāo)記為-30°，并把-30°參數(shù)反饋給手機(jī)中安裝的APP。

手機(jī)APP接收到頭盔反饋的用戶方向參數(shù)，并提取當(dāng)前視頻畫面的方向參數(shù)，然后對(duì)比分析用戶方向參數(shù)和視頻畫面方向參數(shù)。其中，方向參數(shù)包括與水平面夾角度數(shù)和方位參數(shù)兩部分內(nèi)容，如圖5的方向參數(shù)構(gòu)成示意圖所示。

手機(jī)APP接收到用戶方向參數(shù)后和提取的視頻畫面方向參數(shù)對(duì)比分析，按照?qǐng)D6視頻畫面方向校準(zhǔn)流程圖完成用戶方向和視頻畫面方向的同步校準(zhǔn)，具體步驟分析如下。

首先，判定用戶方向參數(shù)中的與水平面夾角度數(shù)和視頻畫面方向參數(shù)中的與水平面夾角度數(shù)是否一致。如果用戶方向參數(shù)中的與水平面夾角度數(shù)和視頻方向參數(shù)中的與水平面夾角度數(shù)不一致，APP讓視頻畫面調(diào)整到和用戶方向參數(shù)中的與水平面角度數(shù)一致的視頻畫面，此時(shí)視頻的方位參數(shù)不變，也就是視頻畫面東西南北方向不變，水平面夾角度數(shù)調(diào)整完成后進(jìn)入方向參數(shù)中方位參數(shù)的對(duì)比分析步驟；如果用戶方向參數(shù)中的與水平面夾角度數(shù)和視頻畫面方向參數(shù)中的與水平面夾角度數(shù)一致，視頻畫面的方向參數(shù)不做調(diào)整直接跳至方向參數(shù)中的方位參數(shù)的對(duì)比分析步驟。

經(jīng)過上一步視頻畫面與水平面方向夾角度數(shù)調(diào)整完成后，進(jìn)入視頻畫面方位參數(shù)調(diào)整步驟。首先，判定用戶方向參數(shù)中的方位參數(shù)和視頻畫面方向參數(shù)中的方位參數(shù)是否一致。如果用戶方向參數(shù)中的方位參數(shù)和視頻畫面方向參數(shù)中的方位參數(shù)不一致，APP讓視頻畫面調(diào)整到和用戶方向參數(shù)中的方位參數(shù)一致的視頻畫面，此時(shí)視頻畫面的與水平面夾角度數(shù)不變，也就是視頻畫面俯仰狀態(tài)不變，方位參數(shù)調(diào)整完成后整個(gè)用戶方向和視頻畫面方向同步調(diào)整完成，視頻進(jìn)入正常播放狀態(tài)；如果用戶方向參數(shù)中的方位參數(shù)和視頻畫面方向參數(shù)中的方位參數(shù)一致，視頻畫面的方向參數(shù)不做調(diào)整視頻進(jìn)入正常播放狀態(tài)。

本發(fā)明提出了一種頭戴式設(shè)備的方向同步方法，可以讓視頻中的畫面方向和用戶的方向保持一致，提高用戶戴頭盔觀看視頻的逼真效果，提高用戶體驗(yàn)。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，稍作修改和變型都可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的相同功能。這種受本發(fā)明啟發(fā)，沒有超越本發(fā)明基本思想的修改和變型，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明適用于一般頭戴式設(shè)備，包括但不限于VR、AR頭盔的頭戴式設(shè)備領(lǐng)域都在保護(hù)范圍之內(nèi)。