CN102262706B - 双眼间距的计算方法 - Google Patents

Abstract

一种双眼间距的计算方法，此方法包括以下步骤：由一三维影像显示装置产生一个或是多个第二显示点，而显示一个或多个虚拟参考点；取得一个或多个校正点，该些校正点为使用者使用互动元件与上述的参考点互动而产生；以及，根据显示点、校正点与使用者之间的相对位置，计算使用者的双眼间距。本发明可利用使用者操作互动元件与一个或多个的虚拟参考点互动，而计算出使用者两眼之间的距离，进而正确估算使用者对于三维影像位置与景深的实际感受。

Description

双眼间距的计算方法

技术领域

本发明涉及一种双眼间距的计算方法，特别是一种可运用于三维影像互动***中的双眼间距的计算方法。 

背景技术

近年来，三维影像在娱乐产业上的应用不断地推陈出新，各种不同的三维影像技术也逐渐走入一般人的生活中。 

三维影像的成像原理是利用左眼与右眼分别撷取到两个不同的影像，并且由大脑将两个不同的影像合成为一个具有前后景深的三维影像。 

一般而言，三维影像的技术可区分为眼镜式技术与裸眼式技术。眼镜式技术需要使用者带上特制的眼镜，并且利用光线偏振角度不同或是利用快门切换，使左眼与右眼可分别看到不同的影像。裸眼式技术则可不需要再经由眼镜，即可以从屏幕上看到三维影像。此两种技术相较之下，眼镜式技术的发展历史较为悠久，且相关技术较为成熟。而裸眼式技术的便利性较高，但所需要的成本较高。 

三维影像也可运用于互动***中。使用者可利用肢体动作，与三维影像进行互动。然而，使用者对于三维影像的位置与景深的感受，会随着使用者双眼的位置与双眼之间的距离而改变。因此，当在不同使用者使用此互动***时，必须要先计算使用者的双眼之间的距离，才能正确反应使用者对于三维影像位置与景深的实际感受。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可利用使用者操作互动元件与一个或多个的虚拟参考点互动，而计算出使用者两眼之间距离的双眼间距的计算方法。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种双眼间距的计算方法，包括以下步 骤：由一三维影像显示装置产生一第一显示点与一第二显示点，而显示一虚拟参考点；取得一校正点，校正点为使用者使用一互动元件与虚拟参考点互动而产生；以及，根据该校正点、该使用者、该第一显示点与该第二显示点之间的相对位置，计算该使用者的双眼间距。 

上述的双眼间距的计算方法，其中，在根据该校正点、该使用者、该第一显示点与该第二显示点之间的一相对位置，计算该使用者的一双眼间距的该步骤中，其中该双眼间距等于(D2-D1)÷D1×W，其中D1为该使用者至该三维影像显示装置的一距离，D2为该校正点至该三维影像显示装置的该距离，W为该第一显示点与该第二显示点之间的该距离。 

上述的双眼间距的计算方法，其中，在根据该校正点、该使用者、该第一显示点与该第二显示点之间的一相对位置，计算该使用者的一双眼间距的该步骤中，为根据该校正点的一三维坐标、该第一显示点与该第二显示点，计算一左眼坐标与一右眼坐标，再根据该左眼坐标与该右眼坐标计算该双眼间距。 

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种双眼间距的计算方法，包括以下步骤：由一三维影像显示装置产生一第一显示点与一第二显示点，而显示一第一虚拟参考点；由三维影像显示装置产生一第三显示点与一第四显示点，而显示一第二虚拟参考点；取得一第一校正点，该第一校正点为一使用者使用一互动元件与第一虚拟参考点互动而产生；取得一第二校正点，该第二校正点为使用者使用互动元件与第二虚拟参考点互动而产生；以及，根据该第一显示点、该第二显示点、该第三显示点、该第四显示点、该第一校正点与该第二校正点之间的相对位置，计算该使用者的双眼间距。 

上述的双眼间距的计算方法，其中，在根据该第一显示点、该第二显示点、该第三显示点、该第四显示点、该第一校正点与该第二校正点之间的相对位置，计算该使用者的一双眼间距的该步骤中，根据该第一显示点、该第三显示点、该第一校正点与该第二校正点计算一右眼位置，并根据该第二显示点、该第四显示点、该第一校正点与该第二校正点计算一左眼位置，再根据该右眼位置与该左眼位置计算该双眼间距。 

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种双眼间距的计算方法，包括以下步骤：由一三维影像显示装置产生一第一显示点与一第二显示点，而显示一第一虚拟参考点；由三维影像显示装置产生一第三显示点与一第四显示 点，而显示一第二虚拟参考点；由三维影像显示装置产生一第五显示点与一第六显示点，而显示一第三虚拟参考点；取得一第一校正点，该第一校正点为使用者使用互动元件与该第一虚拟参考点互动而产生；取得一第二校正点，该第二校正点为该使用者使用该互动元件与该第二虚拟参考点互动而产生；取得第三校正点，该第三校正点为该使用者使用该互动元件与该第三虚拟参考点互动而产生；根据该第一显示点、该第二显示点、该第三显示点、该第四显示点、该第一校正点、该第二校正点之间的相对位置，计算该使用者的双眼间距。 

上述的双眼间距的计算方法，其特征在于，在根据该第一显示点、该第二显示点、该第三显示点、该第四显示点、该第五显示点、该第六显示点、该第一校正点与该第二校正点之间的相对位置，计算该使用者的双眼间距的该步骤中，根据该第一显示点、该第三显示点、该第五显示点、该第一校正点、该第二校正点、该第三校正点计算一右眼位置，并根据该第二显示点、该第四显示点、该第六显示点、该第一校正点、该第二校正点与该第三校正点计算一左眼位置，再根据该右眼位置与该左眼位置计算该双眼间距。 

本发明的技术效果在于：本发明可利用使用者操作互动元件与一个或多个的虚拟参考点互动，而计算出使用者两眼之间的距离，进而正确估算使用者对于三维影像位置与景深的实际感受。 

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 

附图说明

图1为本发明的三维影像互动***的方块图； 

图2为本发明第一种双眼间距的计算方法的流程图； 

图3为本发明第一种方法之下，使用者与三维影像显示屏幕之间的相对位置示意图； 

图4为本发明第二种双眼间距的计算方法的流程图； 

图5为本发明第二种方法之下，使用者与三维影像显示屏幕之间的相对位置示意图； 

图6为本发明第三种双眼间距的计算方法的流程图； 

图7为本发明第三种方法之下，使用者与三维影像显示屏幕之间的相对位 置示意图。 

其中，附图标记 

10    三维影像互动*** 

20    三维影像显示装置 

30    互动模块 

31    使用者定位模块 

32    互动元件 

33    互动元件定位模块 

34    处理单元 

C1    第一校正点 

C2    第二校正点 

C3    第三校正点 

P1    第一显示点 

P2    第二显示点 

P3    第三显示点 

P4    第四显示点 

P5    第五显示点 

P6    第六显示点 

D1    距离 

D2    距离 

W     距离 

L     左眼 

R     右眼 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述： 

请参照图1，图1为本发明的三维影像互动***的方块图。三维影像互动***10包含一三维影像显示装置20，以及一互动模块30。三维影像显示装置20可通过裸眼式技术或眼镜式技术以显示一三维影像。互动模块30包含使用者定位模块31、互动元件32、互动元件定位模块33，以及一处理单元34。使用者定位模块31用来检测使用者的位置。互动元件定位模块33用以检测互动元件32的位置。处理单元34可为微处理器、微控制器、特定应用集成电路(Application-specific integrated circuit，ASIC)或是场效可程序化门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)，处理单元34除了可用来控制使用者定位模块31与互动元件定位模块33之外，并且可用以执行本发明所提出的双眼间距的计算方法。

本发明所提出的双眼间距的计算方法，根据假设条件的不同，可区分为三种。第一种方法假设双眼之间的联机与三维影像显示装置20平行。第二种方法假设双眼高度相同。第三种方法则可适用于各种状况。在这三种方法之中，若是就计算的准确度而言，最精准的是第三种方法，然而，若是就计算的复杂度而言，第三种方法也是复杂度最高的方法。 

请参照图2与图3，图2为第一种双眼间距的计算方法的流程图，图3为第一种方法之下，使用者与三维影像显示屏幕之间的相对位置示意图。 

在步骤S101中，由三维影像显示装置20显示第一显示点P1与第二显示点P2。第一显示点P1与第二显示点P2的位置可为预设数值，或是每次随机产生。当使用者的右眼看到第一显示点P1，且左眼看到第二显示点P2时，经由使用者大脑的合成，使用者会认为三维影像显示装置20产生了一个虚拟参考点。 

在步骤S102中，此校正点为一使用者使用一互动元件32与虚拟参考点互动而产生。使用者可将互动元件32指向或是置于虚拟参考点的位置，并且按下一按钮之后，互动元件定位模块33即可取得第一校正点C1的位置。 

在步骤S103中，根据第一校正点C1的位置，计算第一校正点C1至三维影像显示装置20的距离D1。根据使用者定位模块31取得使用者的位置，在计算出使用者与三维影像显示装置20之间的距离D2。此外，再根据三维影像显示装置20的大小，计算第一显示点P1与第二显示点P2之间的距离W。一般而言，假设分辨率是一个固定值时，可将三维影像显示装置20的屏幕长度或是宽度，除以垂直或是水平的总画素，即可以得到在垂直方向或是水平方向，每一个画素之间的平均距离。当知道第一显示点P1与第二显示点P2之间相距多少个画素之后，即可换算出第一显示点P1与第二显示点P2之间的实际距离。 

从图3中可看出，因为假设双眼之间的联机与三维影像显示装置20平行， 所以第一显示点P1、第二显示点P2与第一校正点C1所构成的三角形与左眼、右眼与第一校正点C1所构成的三角形互为相似三角形。也就是说，这两个三角形边长的比例为相等。因此，可以利用此特性，并根据距离D1、距离D2与距离W的值，计算左眼与右眼之间的距离为(D2-D1)÷D1×W。 

除此之外，也可根据第一显示点P1与第一校正点C1的坐标以及距离D2的值，计算出右眼的坐标。并根据第二显示点P2与第一校正点C1的坐标以及距离D2的值，计算出左眼的坐标。之后，再根据左眼坐标与右眼坐标，即可计算出左眼与右眼之间的距离。 

请参照图4与图5，图4为第二种双眼间距的计算方法的流程图，图5为第二种方法之下，使用者与三维影像显示屏幕之间的相对位置示意图。 

在步骤S201中，由三维影像显示装置20显示第一显示点P1与第二显示点P2。第一显示点P1与第二显示点P2的位置可为预设数值，或是每次随机产生。当使用者的右眼看到第一显示点P1，且左眼看到第二显示点P2时，经由使用者大脑的合成，使用者会认为三维影像显示装置20产生了一个第一虚拟参考点。 

在步骤S202与步骤S201相似，由三维影像显示装置20显示第三显示点P3与第四显示点P4。第三显示点P3与第四显示点P4的位置可为预设数值，或是每次随机产生。当使用者的右眼看到第三显示点P3，且左眼看到第四显示点P4时，经由使用者大脑的合成，使用者会认为三维影像显示装置20产生了一个第二虚拟参考点。 

之后，在步骤S203与步骤S204中，经由使用者将互动元件32指向或是置于第一虚拟参考点与第二虚拟参考点的位置，并且按下不同按钮或是依序按下同一按钮之后，互动元件定位模块33即可取得第一校正点C1与第二校正点C2的位置。 

在步骤S201至步骤S204中，三维影像显示装置20可先产生第一虚拟参考点，使用者可先将互动元件32指向或是置于第一虚拟参考点，再按下按钮之后，取得第一校正点C1。三维影像显示装置20再接着产生第二虚拟参考点，使用者再将互动元件32指向或是置于第二虚拟参考点，取得第二校正点C2。也就是说，此方法可先执行完步骤S201与步骤S203之后，再接续执行步骤S202与步骤S204。 

另一方面，三维影像显示装置20可同时产生第一虚拟参考点与第二虚拟参考点，使用者可将互动元件32指向或是置于第一虚拟参考点，并且按下第一按钮，再将互动元件32指向或是置于第二虚拟参考点，并且按下第二按钮。此时，第一校正点C1与第二校正点C2即可被取得。 

最后，在步骤S205中，因为在此方法中，已假设左眼与右眼假设位于同一高度，也就是说，只要分别求出左眼与右眼的二维坐标，即可计算出左眼与右眼之间的距离。 

根据第一显示点P1与第一校正点C1计算出第一线性方程式，且根据第三显示点P3与第二校正点C2计算出第二线性方程式，再根据第一线性方程式与第二线性方程式计算出右眼的一个二维坐标值。此外，根据第二显示点P2与第一校正点C1计算出第三线性方程式，且根据第四显示点P4与第二校正点C2计算出第四线性方程式，再根据第二线性方程式与第四线性方程式计算出左眼的一个二维坐标值。最后，再根据右眼与左眼的二维坐标，计算左眼与右眼之间的距离。 

通过上述的方法，可在当右眼与左眼在同一高度，计算使用者的双眼间距。但本发明不以此为限，本发明也可在当右眼与左眼位于不同高度时，计算出双眼的间距。请参照图6与图7，图6为第三种双眼间距的计算方法的流程图，图7为第三种方法之下，使用者与三维影像显示屏幕之间的相对位置示意图。 

在步骤S301中，由三维影像显示装置20显示第一显示点P1与第二显示点P2。第一显示点P1与第二显示点P2的位置可为预设数值，或是每次随机产生。当使用者的右眼看到第一显示点P1，且左眼看到第二显示点P2时，经由使用者大脑的合成，使用者会认为三维影像显示装置20产生了一个第一虚拟参考点。 

在步骤S302、步骤S303与步骤S301相似，由三维影像显示装置20显示第三显示点P3、第四显示点P4、第五显示点P5与第六显示点P6。第三显示点P3、第四显示点P4、第五显示点P5与第六显示点P6的位置可为预设数值，或是每次随机产生。当使用者的右眼看到第三显示点P3，且左眼看到第四显示点P4时，经由使用者大脑的合成，使用者会认为三维影像显示装置20产生了一个第二虚拟参考点。同样地，当使用者的右眼看到第五显示点P5，且左眼看到第六显示点P6时，经由使用者大脑的合成，使用者会认为三维影像显 示装置20产生了一个第三虚拟参考点。 

之后，在步骤S304、步骤S305与步骤S306中，经由使用者将互动元件32指向或是置于第一虚拟参考点、第二虚拟参考点与第三虚拟参考点的位置，并且按下不同按钮或是依序按下同一按钮之后，互动元件定位模块33即可取得第一校正点C1、第二校正点C2与第三校正点C3的位置。 

在步骤S301至步骤S306中，三维影像显示装置20可先产生第一虚拟参考点，使用者可先将互动元件32指向或是置于第一虚拟参考点，再按下按钮之后，取得第一校正点C1。三维影像显示装置20再接着产生第二虚拟参考点，使用者再将互动元件32指向或是置于第二虚拟参考点，取得第二校正点C2。最后，三维影像显示装置20再接着产生第三虚拟参考点，使用者再将互动元件32指向或是置于第三虚拟参考点，取得第三校正点C3。 

也就是说，此方法可先执行完步骤S301与步骤S304之后，再接续执行步骤S302与步骤S305，最后再执行步骤S303与步骤S306。 

另一方面，三维影像显示装置20可同时产生第一虚拟参考点、第二虚拟参考点与第三虚拟参考点，使用者可将互动元件32指向或是置于第一虚拟参考点，并且按下第一按钮，再将互动元件32指向或是置于第二虚拟参考点，并且按下第二按钮，最后，再将互动元件32指向或是置于第三虚拟参考点，并且按下第三按钮。此时，第一校正点C1、第二校正点C2与第三校正点C3即可被取得。 

根据第一显示点P1与第一校正点C1计算出第一线性方程式，且根据第三显示点P3与第二校正点C2计算出第二线性方程式。 

最后，在步骤S307中，根据第一显示点P1与第一校正点C1计算出第一线性方程式，并根据第三显示点P3与第二校正点C2计算出第二线性方程式，再根据第五显示点P5与第三校正点C3计算出第三线性方程式。并且，利用上述的第一线性方程式、第二线性方程式与第三线性方程式计算出右眼的三维坐标。同样地，根据第二显示点P2与第一校正点C1计算出第四线性方程式，并根据第四显示点P4与第二校正点C2计算出第五线性方程式，再根据第六显示点P6与第三校正点C3计算出第六线性方程式。之后，在利用上述的第四线性方程式、第五线性方程式与第六线性方程式计算出左眼的三维坐标。 

最后，再根据右眼的三维坐标与左眼的三维坐标计算出两眼之间的距离。 

除了以上所述的三种不同方法，本发明还可以扩充至显示四个、五个或是更多个虚拟参考点。当显示四个以上的虚拟参考点时，即可对应地取得四个以上的校正点。并且计算求得四个以上的方程式，再根据最小平方法，求取左眼与右眼的三维坐标，并再计算左眼与右眼之间的距离。 

本发明所提出的双眼间距的计算方法，可以在使用者第一次使用时，即根据互动结果进行计算，并且之后储存该计算结果。也可以在使用者每一次使用前都计算。 

综合以上所述，本发明可在不同的条件下，利用使用者操作互动元件与一个或多个的虚拟参考点互动，而计算出使用者两眼之间的距离，进而正确估算使用者对于三维影像位置与景深的实际感受。 

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (2)

1.一种双眼间距的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

由一三维影像显示装置产生一第一显示点与一第二显示点，当一使用者的右眼看到该第一显示点且左眼看到该第二显示点时，使用者认为该三维影像显示装置产生了一第一虚拟参考点；

由该三维影像显示装置产生一第三显示点与一第四显示点，当该使用者的右眼看到该第三显示点且左眼看到该第四显示点时，使用者认为该三维影像显示装置产生了一第二虚拟参考点；

取得一第一校正点，该第一校正点为该使用者使用一互动元件与该第一虚拟参考点互动而产生；

取得一第二校正点，该第二校正点为该使用者使用该互动元件与该第二虚拟参考点互动而产生；以及

根据该第一显示点、该第二显示点、该第三显示点、该第四显示点、该第一校正点与该第二校正点之间的相对位置，计算该使用者的双眼间距，

在根据该第一显示点、该第二显示点、该第三显示点、该第四显示点、该第一校正点与该第二校正点之间的相对位置，计算该使用者的一双眼间距的该步骤中，根据该第一显示点、该第三显示点、该第一校正点与该第二校正点计算一右眼位置，并根据该第二显示点、该第四显示点、该第一校正点与该第二校正点计算一左眼位置，再根据该右眼位置与该左眼位置计算该双眼间距，

根据该第一显示点与该第一校正点计算出第一线性方程式，且根据该第三显示点与该第二校正点计算出第二线性方程式，再根据该第一线性方程式与该第二线性方程式计算出右眼的一个二维坐标值；

根据该第二显示点与该第一校正点计算出第三线性方程式，且根据该第四显示点与该第二校正点计算出第四线性方程式，再根据该第三线性方程式与该第四线性方程式计算出左眼的一个二维坐标值。

2.一种双眼间距的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

由一三维影像显示装置产生一第一显示点与一第二显示点，当一使用者的右眼看到该第一显示点且左眼看到该第二显示点时，该使用者认为该三维影像显示装置产生了一第一虚拟参考点；

由该三维影像显示装置产生一第三显示点与一第四显示点，当该使用者的右眼看到该第三显示点且左眼看到该第四显示点时，该使用者认为该三维影像显示装置产生了一第二虚拟参考点；

由该三维影像显示装置产生一第五显示点与一第六显示点，当该使用者的右眼看到该第一显示点且左眼看到该第二显示点时，该使用者认为该三维影像显示装置产生了一第三虚拟参考点；

取得一第一校正点，该第一校正点为该使用者使用一互动元件与该第一虚拟参考点互动而产生；

取得一第二校正点，该第二校正点为该使用者使用该互动元件与该第二虚拟参考点互动而产生；

取得一第三校正点，该第三校正点为该使用者使用该互动元件与该第三虚拟参考点互动而产生；以及

根据该第一显示点、该第二显示点、该第三显示点、该第四显示点、该第五显示点、该第六显示点、该第一校正点与该第二校正点之间的相对位置，计算该使用者的双眼间距，

在根据该第一显示点、该第二显示点、该第三显示点、该第四显示点、该第五显示点、该第六显示点、该第一校正点与该第二校正点之间的相对位置，计算该使用者的双眼间距的该步骤中，根据该第一显示点、该第三显示点、该第五显示点、该第一校正点、该第二校正点、该第三校正点计算一右眼位置，并根据该第二显示点、该第四显示点、该第六显示点、该第一校正点、该第二校正点与该第三校正点计算一左眼位置，再根据该右眼位置与该左眼位置计算该双眼间距，

根据该第一显示点与该第一校正点计算出第一线性方程式，并根据该第三显示点与该第二校正点计算出第二线性方程式，再根据该第五显示点与该第三校正点计算出第三线性方程式，利用该第一线性方程式、该第二线性方程式与该第三线性方程式计算出右眼的三维坐标；

根据该第二显示点与该第一校正点计算出第四线性方程式，并该根据第四显示点与该第二校正点计算出第五线性方程式，再根据该第六显示点与该第三校正点计算出第六线性方程式，利用该第四线性方程式、该第五线性方程式与该第六线性方程式计算出左眼的三维坐标。