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华为智能眼镜工作原理及电路方案解析

发布时间:2020-06-15 发布时间:
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今年年初华为与韩国时尚品牌Gentle Monster达成合作,表示两家企业将合作生产一款智能眼镜,外形像是普通太阳镜,但是却具有AR/VR的特性,而近期的一系列新商标申请也表明华为公司正在稳步推进这款智能产品的开发工作。

随着技术的不断更迭,头戴式电子设备逐渐进入大众视野,而AR(增强现实)技术可以使得用户观看现实世界的同时,为用户显示虚拟图像,并使用户与虚拟图像进行交互。而现有的方法通常是利用算法对原始图像与设备的当前姿态信息进行处理,并将处理后的虚拟图像与原始图像合成供给用户观看。但是在实践中,由于算法处理和图像合成等模块消耗的时延较大,导致用户的体验效果不佳。

为解决这一问题,华为公司于2019年5月24日申请了一项名为“图像处理方法、相关设备及计算机存储介质”的发明专利(申请号:201910443434.1),申请人为华为技术有限公司。

该专利基于头戴式电子设备,提出了一种对图像的高效处理方法,可以更高效的解决现有图像显示中存在的时延较大等问题。

 

图1 图像处理方法流程示意图

图1为此专利提出的图像处理方法流程图,当设备姿态发生变化时,步骤S201表示电子设备通过摄像头采集到第一时刻的真实图像,即在现实世界坐标系下的图像,并预测姿态变化后的第二时刻图像,如果此过程时延较大,容易造成用户眩晕,达到不良的体验效果。而此专利采用的方式是根据第一时刻的姿态信息计算一个重投影矩阵,用于反映两个时刻间的图像映射关系,紧接着,设备利用该重投影矩阵对真实图像进行处理,以获得第二时刻的图像。

在图1所示的图像处理过程中,姿态信息是非常重要的,它通过设备上的运动传感器获得,包括俯仰角、姿态角、运动速度、角速度等。设备根据两个时刻的姿态信息计算出相对姿态信息,进一步计算出重投影矩阵,利用该矩阵对第一时刻的图像进行映射处理,如畸变、矫正、缩放等,获得第二时刻的待显示图像。

 

图2 示例性显示图像效果图

图2展示了依据上述处理方法而生成的图像效果图,真实图像包括整个画面,根据计算处理后,第一时刻图像为小狗和树,根据设备的运动姿态信息确定第二时刻图像为树和篮球,减少了需要处理的数据量,一定程度上降低了时延。

 

图3 多线程操作示意图

该专利降低时延的核心方法是使用多线程并行方式进行数据运算,相对现有技术而言,采用线程并行的图像处理方案能够规避串行处理消耗时延较大的问题,从而提升图像处理效率。图3为示例性的多线程操作示意图,线程0是主线程,用于对真实图像进行预处理,预处理过程包括图像矫正、缩放等,紧接着对该图像进行降维操作,以降低需要处理的数据量,将此中间图像放入数据缓存区中。线程1-X表示从线程,用于对中间图像进行虚拟合成,以获得每个线程各自对应的虚拟图像。最后将各个从线程输出的虚拟图像与主线程的预处理图像进行合成并进行图像扭曲,最终得到待显示图像。

 

图4 示例性电子设备结构示意图

图4展示了基于上述图像处理方法与流程的结构示意图,包括通信单元602、处理单元604、存储单元606等。通信单元用于获取真实图像与姿态信息;处理单元根据姿态信息确定重投影矩阵,并根据该矩阵对真实图像进行处理获得第二时刻待显示图像;存储单元用于存储图像处理的程序以及数据信息。

华为公司总是能隔一段时间就给我们带来惊喜,此次的黑科技更是让普通民众大开眼界,希望这款智能眼镜能够早点展出,让人们享受科技进步带来的进步生活。


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