CN105974582A - 头戴式显示设备的图像校正方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种头戴式显示设备的图像校正方法和***,所述头戴式显示设备包括位移测量装置、处理器、左、右光学装置和显示装置,其中,所述方法包括:通过所述位移测量装置获取所述左、右光学装置距离所述显示装置的长度,以及,所述左、右光学装置在与所述显示装置平行方向上的相对位移;根据所述长度和所述相对位移,采用所述处理器对左、右眼原始图像源进行校正,以令修正后的左、右眼原始图像源在左、右眼视网膜上成像相同,并令修正后的左、右眼原始图像源的中心分别与所述左、右光学装置的中心对齐。
Description
技术领域
本发明实施例涉及图像处理技术领域,尤其涉及一种头戴式显示设备的图像校正方法及***。
背景技术
头戴式显示设备通常由显示装置(显示面板或微投影装置)和光学装置组成,通过光学装置将图像源放大,达到所显示物体实际大小甚至更大尺寸的成像效果,结合音频***给予佩戴者良好的临场感。作为虚拟现实(Virtual Reality,VR)***中的重要组成部分,在军事训练、技术培训、消费娱乐等领域存在着广泛应用。
随着手机处理能力和显示屏的不断升级,存在一种简易头戴式显示设备,只包括光学装置和结构部件,没有独立的显示装置和图像处理芯片,将手机放入其中,完成显示和处理功能。
由于头戴式显示设备的佩戴方式决定其在垂直于头部的水平方向尺寸不能过大,否则会使设备重心距离头部处的佩戴装置过远,导致无法有效分解受力而使重量过分集中于面部,造成很强的压迫感,难以长时间佩戴。同时,由于人眼生理构造的原因,视觉的近点(能够聚焦使被观察物体在视网膜形成清晰成像的最近位置)需要在10cm以外,且视觉的近点因人而异,并随年龄增长而逐渐变远。所以,头戴式显示设备中采用的是两个独立的光学装置分别对左、右眼显示图像,头戴式显示设备的结构示意图如图1所示,其中,每个光学装置可以包括独立的透镜,显示装置(显示屏)按照中心线为左、右眼显示两幅图像。
为了使不同的佩戴者均能够获得清晰的成像,需要使光学装置与佩戴者的双眼视力情况和内瞳距(In Pupil Distance,IPD)相匹配。头戴式显示设备的调节主要有两个方面:一、通过调节物距改变左、右光学装置对图像光源聚集程度,以匹配佩戴者眼睛的屈光度。二、通过改变左、右光学装置的间距,使佩戴者左、右眼瞳孔中心位于主光轴上。
一、屈光度调节:
目前,主要采用左、右眼同步调节和独立调节两种方式。同步调节即同时改变左、右光学装置(透镜)到显示装置的距离,通常以近视较严重的眼睛为准,另一只眼睛则依靠生理结构自己调节睫状肌,改变晶状体屈光度做到自适应。但是人眼的调节能力非常有限,通常最多矫正度数为200度左右,当左、右眼的视力差别超过可调节范围时,将导致双眼无法同时观察得到清晰成像。而且为了适应不匹配的光学装置,将使人眼无法保持在自然的状态,长时间使用容易导致疲劳,甚至可能损伤视力。独立调节使用完全没有关联的调节装置,从而使光学装置可以对左、右眼的视力情况达到精确匹配,避免上述同步调节中存在的问题。
上述两种改变图像光源经过光学装置后的发散程度的调节方式,能够使光线在经过佩戴者不同视力情况的晶状体后,都可以在视网膜得到清晰成像。但是投射到视网膜上的像的大小却不是一定相同的。当双眼视力情况差别很大时,成像的差异会超出人眼可分辨程度,导致人的双眼视觉***无法很好的合成左、右眼得到的图像,佩戴者无法看到非常清晰图像。这种情况下可能会导致视觉有关的生理反应,长时间可能损伤视力。
二、瞳距调节:
目前,瞳距调节分为图像位置调节、透镜间距调节两种方式。图像位置调节可以使图像中心和瞳孔位置匹配,但是由于瞳孔位置不在主光轴上,对于距离图像垂直中心线较远的位置,会因为光学畸变程度差异导致成像不清晰。透镜间距调节可以使瞳孔位置和主光轴匹配,但由于图像中心离开主光轴,也会导致成像不清晰的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种头戴式显示设备的图像校正方法及***,用以解决现有技术中的屈光度调节和瞳距调节会造成成像不清晰,甚至损伤视力的问题。
本发明实施例提供一种头戴式显示设备的图像校正方法,所述头戴式显示设备包括位移测量装置、处理器、左、右光学装置和显示装置,所述方法包括:
通过所述位移测量装置获取所述左、右光学装置距离所述显示装置的长度,以及,所述左、右光学装置在与所述显示装置平行方向上的相对位移;
根据所述长度和所述相对位移,采用所述处理器对左、右眼原始图像源进行校正,以令修正后的左、右眼原始图像源在左、右眼视网膜上成像相同,并令修正后的左、右眼原始图像源的中心分别与所述左、右光学装置的中心对齐。
本发明实施例还提供了一种头戴式显示设备的图像校正***,所述头戴式显示设备包括位移测量装置、处理器、左、右光学装置和显示装置,所述***包括:
长度信息获取模块,用于通过所述位移测量装置获取所述左、右光学装置距离所述显示装置的长度,以及,所述左、右光学装置在与所述显示装置平行方向上的相对位移;
图像修正模块,用于根据所述长度和所述相对位移,采用所述处理器对左、右眼原始图像源进行校正,以令修正后的左、右眼原始图像源在左、右眼视网膜上成像相同,并令修正后的左、右眼原始图像源的中心分别与所述左、右光学装置的中心对齐。
本发明实施例提供的头戴式显示设备的图像校正方法及***,通过头戴式显示设备中的位移测量装置获取头戴式显示设备中的左、右光学装置距离头戴式显示设备中的显示装置的长度,以及,左、右光学装置在与显示装置平行方向上的相对位移,在佩戴者根据自身视力情况调节屈光度和瞳距时,根据获取到的长度和相对位移,采用头戴式显示设备中的显示处理器对左、右眼原始图像源进行校正,以令修正后的左、右眼原始图像源在左、右眼视网膜上成像相同,并令修正后的左、右眼原始图像源的中心分别与左、右光学装置的中心对齐。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的头戴式显示设备的结构示意图;
图2为本发明实施例一中的一种头戴式显示设备的图像校正方法的步骤流程图;
图3为本发明实施例一中的头戴式显示设备的成像原理图;
图4为本发明实施例二中的一种头戴式显示设备的图像校正***的结构示意图;
图5为本发明实施例三中的一种头戴式显示设备的图像校正***的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
详细介绍本发明实施例一提出的一种头戴式显示设备的图像校正方法。
所述头戴式显示设备可以包括位移测量装置、处理器、左、右光学装置和显示装置。
参照图2,示出了本发明实施例一中的一种头戴式显示设备的图像校正方法的步骤流程图。
步骤100,通过所述位移测量装置获取所述左、右光学装置距离所述显示装置的长度,以及,所述左、右光学装置在与所述显示装置平行方向上的相对位移。
本发明实施例中的头戴式显示设备的成像原理如图3所示,具体实现中可以根据设计需求采用任何不同形式的透镜或透镜组构成本发明实施例中的光学装置。根据光学理论,图像源上任意点在视网膜的成像可以由以下因素确定:显示源上该点与主光轴的位置、光学装置距离显示装置的长度d1,光学装置的出瞳距离d2,晶状体到视网膜成像平面的距离以及光学装置特性。对于特定的光学装置,光学装置的特性是固定不变的,人眼构造虽然存在细微差别,但晶状体与视网膜的距离可以按照理论均值计算,并且,光学装置距离显示装置的长度d1和光学装置的出瞳距离d2存在线性关系,因此,成像位置可以由光学装置距离显示装置的长度d1和图像在显示装置上的位置确定。
优选地,所述步骤100可以为:
在用户调整所述左、右光学装置达到成像清晰时,通过所述位移测量装置从所述左、右光学装置中获取所述长度和所述相对位移。
所述调整所述左、右光学装置可以为根据用户的自身视力情况和IPD调整左、右光学装置的位置。
优选地,可以通过位移传感器和红外测距传感器等获取线性位移的技术方案获取精确的光学装置的位移数据,并将获取到的位移数据传输至处理器。
所述位移测量装置与所述处理器之间,可以采用通用传输协议传输所述长度和所述相对位移。
步骤102,根据所述长度和所述相对位移,采用所述处理器对左、右眼原始图像源进行校正,以令修正后的左、右眼原始图像源在左、右眼视网膜上成像相同,并令修正后的左、右眼原始图像源的中心分别与所述左、右光学装置的中心对齐。
可以根据所述左、右光学装置距离所述显示装置的长度,对所述左、右眼原始图像源进行尺寸缩放,以令缩放后的左、右眼原始图像源在左、右眼视网膜上成像相同。
优选地,所述处理器可以根据位移数据经过与光学装置匹配的处理算法自动对原始图像源进行图像尺寸缩放和位置移动等校正操作,完成屈光度和瞳距调节。其中,处理算法可以为现有技术中常用的算法,本发明实施例对处理算法不作具体限制。
优选地,本发明实施例中的显示装置可以包括手机的显示屏,所述处理器可以包括手机的处理芯片。
综上所述,本发明实施例中的技术方案,通过头戴式显示设备中的位移测量装置获取头戴式显示设备中的左、右光学装置距离头戴式显示设备中的显示装置的长度,以及,左、右光学装置在与显示装置平行方向上的相对位移,在佩戴者根据自身视力情况调节屈光度和瞳距时,根据获取到长度和相对位移,采用头戴式显示设备中的显示处理器对左、右眼原始图像源进行校正,以令修正后的左、右眼原始图像源在左、右眼视网膜上成像相同,并令修正后的左、右眼原始图像源的中心分别与左、右光学装置的中心对齐。
实施例二
详细介绍本发明实施例二提出的一种头戴式显示设备的图像校正***。
参照图4,示出了本发明实施例二中的一种头戴式显示设备的图像校正***的结构示意图。
所述头戴式显示设备可以包括位移测量装置、处理器、左、右光学装置和显示装置。
所述***可以包括:长度信息获取模块200,图像修正模块202。
下面分别详细介绍各模块的功能以及各模块之间的关系。
长度信息获取模块200,用于通过所述位移测量装置获取所述左、右光学装置距离所述显示装置的长度,以及,所述左、右光学装置在与所述显示装置平行方向上的相对位移。
优选地,所述长度信息获取模块200在用户调整所述左、右光学装置达到成像清晰时,通过所述位移测量装置从所述左、右光学装置中获取所述长度和所述相对位移。
图像修正模块202,用于根据所述长度和所述相对位移,采用所述处理器对左、右眼原始图像源进行校正,以令修正后的左、右眼原始图像源在左、右眼视网膜上成像相同,并令修正后的左、右眼原始图像源的中心分别与所述左、右光学装置的中心对齐。
优选地,所述位移测量装置与所述处理器之间采用通用传输协议传输所述长度和所述相对位移。
优选地,所述显示装置包括手机的显示屏,所述处理器为包括手机的处理芯片。
综上所述,本发明实施例中的技术方案,通过头戴式显示设备中的位移测量装置获取头戴式显示设备中的左、右光学装置距离头戴式显示设备中的显示装置的长度,以及,左、右光学装置在与显示装置平行方向上的相对位移,在佩戴者根据自身视力情况调节屈光度和瞳距时,根据获取到的长度和相对位移,采用头戴式显示设备中的显示处理器对左、右眼原始图像源进行校正,以令修正后的左、右眼原始图像源在左、右眼视网膜上成像相同,并令修正后的左、右眼原始图像源的中心分别与左、右光学装置的中心对齐。
实施例三
详细介绍本发明实施例三提出的一种头戴式显示设备的图像校正***。
参照图5,示出了本发明实施例三中的一种头戴式显示设备的图像校正***的结构示意图。
所述***可以包括:位移测量装置、光学装置、处理器和显示装置。
佩戴者根据自身视力情况和IPD对所述光学装置进行位置调节,所述位移测量装置从所述光学装置获取光学装置的位置信息,并将获取到的位置信息传输至所述处理器,所述处理器根据接收到的位置信息对在所述显示装置上显示的图像进行图像校正,所述显示装置将校正后的图像通过所述光学装置成像在佩戴者的视网膜上。
所述位移测量装置分为两组,一组分别测量左、右光学装置距离显示装置的距离长度,另一组分别测量左、右光学装置的垂直于光路方向的位置。对于上述提到的简易头戴式显示设备,显示装置和处理器即手机的显示屏和处理芯片。位移测量装置和处理器之间的通信可采用通用传输协议,位移测量装置可以利用手机的通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)、高清晰度多媒体接口(High Definition Multimedia Interface,HDMI)以及3.5mm耳机音频接口与手机的处理器进行通信。
综上所述,本发明实施例中的技术方案,通过头戴式显示设备中的位移测量装置获取头戴式显示设备中的左、右光学装置距离头戴式显示设备中的显示装置的长度,以及,左、右光学装置在与显示装置平行方向上的相对位移,在佩戴者根据自身视力情况调节屈光度和瞳距时,根据获取到的长度和相对位移,采用头戴式显示设备中的显示处理器对左、右眼原始图像源进行校正,以令修正后的左、右眼原始图像源在左、右眼视网膜上成像相同,并令修正后的左、右眼原始图像源的中心分别与左、右光学装置的中心对齐。
以上所描述的***实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种头戴式显示设备的图像校正方法,其特征在于,所述头戴式显示设备包括位移测量装置、处理器、左、右光学装置和显示装置,所述方法包括:
通过所述位移测量装置获取所述左、右光学装置距离所述显示装置的长度,以及,所述左、右光学装置在与所述显示装置平行方向上的相对位移;
根据所述长度和所述相对位移,采用所述处理器对左、右眼原始图像源进行校正,以令修正后的左、右眼原始图像源在左、右眼视网膜上成像相同,并令修正后的左、右眼原始图像源的中心分别与所述左、右光学装置的中心对齐。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过所述位移测量装置获取所述左、右光学装置距离所述显示装置的长度,以及,所述左、右光学装置在与所述显示装置平行方向上的相对位移,包括:
在用户调整所述左、右光学装置达到成像清晰时,通过所述位移测量装置从所述左、右光学装置中获取所述长度和所述相对位移。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述位移测量装置与所述处理器之间采用通用传输协议传输所述长度和所述相对位移。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述显示装置包括手机的显示屏,所述处理器为包括手机的处理芯片。
5.一种头戴式显示设备的图像校正***,其特征在于,所述头戴式显示设备包括位移测量装置、处理器、左、右光学装置和显示装置,所述***包括:
长度信息获取模块,用于通过所述位移测量装置获取所述左、右光学装置距离所述显示装置的长度,以及,所述左、右光学装置在与所述显示装置平行方向上的相对位移;
图像修正模块,用于根据所述长度和所述相对位移,采用所述处理器对左、右眼原始图像源进行校正,以令修正后的左、右眼原始图像源在左、右眼视网膜上成像相同,并令修正后的左、右眼原始图像源的中心分别与所述左、右光学装置的中心对齐。
6.根据权利要求5所述的***,其特征在于,所述长度信息获取模块在用户调整所述左、右光学装置达到成像清晰时,通过所述位移测量装置从所述左、右光学装置中获取所述长度和所述相对位移。
7.根据权利要求5所述的***,其特征在于,所述位移测量装置与所述处理器之间采用通用传输协议传输所述长度和所述相对位移。
8.根据权利要求6所述的***,其特征在于,所述显示装置包括手机的显示屏,所述处理器为包括手机的处理芯片。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160928 |