CN108124152A - 头戴式显示设备的畸变测量方法及*** - Google Patents
头戴式显示设备的畸变测量方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种头戴式显示设备的畸变测量方法及***,所述畸变测量方法包括:利用所述头戴式显示设备的显示镜片对检测图像进行投影并生成投影图像;利用摄像机获取所述投影图像;根据所述投影图像计算所述头戴式显示设备的畸变。本发明通过使用摄像机代替人眼,通过摄像机拍摄头戴式显示设备上检测图像投影的投影图像,再对投影图像进行分析,从而得到量化的头戴式显示设备的畸变。
Description
技术领域
本发明属于虚拟现实技术领域,特别涉及一种头戴式显示设备的畸变测量方法及***。
背景技术
头戴式显示设备包括VR(虚拟现实)眼镜和AR(增强现实)眼镜,其基本原理是通过在人的双眼前分别投射两个虚拟的影像,利用人自身的视差从而产生一种3D虚拟的视觉效果。作为一个光学主导的产品,光学的成像效果对于VR/AR眼镜的用户体验至关重要。在影响光学成像效果的各类因素中,畸变是其中一个非常重要的光学指标。
在生产过程中,由于光路可能会偏离理论设计,不可避免地会导致成像结果会留有一定的畸变。在生产测试环节中,这样的畸变检测都是采用人工抽样检测的方法,即直接用肉眼观察成像效果,并做出一个主观性的判断。显然人工检测的方法既不快捷,也不方便,不同测试者的标准也很难统一,更无法准确地定量畸变大小。于此同时,在研发测试环节中,也缺乏一个可以用来比较不同光路设计方案以及不同畸变矫正参数的畸变测试方案。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中人工检测的方法很难准确地定量得出畸变的缺陷,提供一种头戴式显示设备的畸变测量方法及***。
本发明通过以下技术方案来解决上述问题:
一种头戴式显示设备的畸变测量方法,包括:
利用所述头戴式显示设备的显示镜片对检测图像进行投影并生成投影图像;
利用摄像机获取所述投影图像;
根据所述投影图像计算所述头戴式显示设备的畸变。
可选地,所述检测图像包括多组检测单元,每组所述检测单元均包括依次排列在一条直线上的检测点,不同检测单元的检测点所在的直线不同;
所述投影图像包括与所述多组检测单元对应的多组投影单元,每组所述投影单元均包括与所述投影单元对应的检测单元所包括的检测点投影生成的投影点;
所述根据所述投影图像计算所述头戴式显示设备的畸变率的步骤具体包括:
在所述投影图像上建立直角坐标系;
获取每组所述投影单元上每个所述投影点的坐标数据;
根据所述坐标数据计算所述畸变。
可选地,所述根据所述坐标数据计算所述畸变的步骤具体包括:
计算每组所述投影单元上第一个投影点与最后一个投影点的连线的长度值;
计算所述投影单元上每个所述投影点与所述连线之间的距离值;
计算所述距离值与所述长度值的比值,并将所述比值中的最大值作为所述畸变。
可选地,所述利用所述头戴式显示设备的显示镜片对检测图像进行投影并生成投影图像的步骤具体包括:
利用所述头戴式显示设备的两个显示镜片分别对所述检测图像进行投影并生成所述投影图像;
所述利用摄像机获取所述投影图像的步骤具体包括:
利用两个摄像机分别获取所述显示镜片对应投影生成的所述投影图像。
可选地,所述摄像机与所述显示镜片的主光轴共线;
和/或,所述摄像机的视场角大于所述头戴式显示设备的理论视场角;
和/或,所述头戴式显示设备包括AR眼镜或VR眼镜。
一种头戴式显示设备的畸变测量***,包括摄像机和计算模块;
所述头戴式显示设备用于通过所述头戴式显示设备的显示镜片对检测图像进行投影并生成投影图像;
所述摄像机用于获取所述投影图像;
所述计算模块用于根据所述投影图像计算所述头戴式显示设备的畸变。
可选地,所述畸变测量***还包括坐标系建立模块和坐标数据获取模块;
所述检测图像包括多组检测单元,每组所述检测单元均包括依次排列在一条直线上的检测点,不同检测单元的检测点所在的直线不同;
所述投影图像包括与所述多组检测单元对应的多组投影单元,每组所述投影单元均包括与所述投影单元对应的检测单元所包括的检测点投影生成的投影点;
所述坐标系建立模块用于在所述投影图像上建立直角坐标系;
所述坐标数据获取模块用于获取每组所述投影单元上每个所述投影点的坐标数据;
所述计算模块用于根据所述坐标数据计算所述畸变。
可选地,所述计算模块用于计算每组所述投影单元上第一个投影点与最后一个投影点的连线的长度值,还用于计算所述投影单元上每个所述投影点与所述连线之间的距离值;
所述计算模块还用于计算所述距离值与所述长度值的比值,并将所述比值中的最大值作为所述畸变。
可选地,所述畸变测量***包括两个摄像机;
所述头戴式显示设备用于通过所述头戴式显示设备的两个显示镜片分别对所述检测图像进行投影并生成所述投影图像;
所述两个摄像机用于分别获取所述显示镜片对应投影生成的所述投影图像。
可选地,所述摄像机与所述显示镜片的主光轴共线;
和/或,所述摄像机的视场角大于所述头戴式显示设备的理论视场角;
和/或,所述头戴式显示设备包括AR眼镜或VR眼镜。
本发明的积极进步效果在于:使用摄像机代替人眼,通过摄像机拍摄头戴式显示设备上检测图像投影的投影图像,再对投影图像进行分析,从而得到量化的头戴式显示设备的畸变。
附图说明
图1为本发明实施例1的头戴式显示设备的畸变测量方法的流程图。
图2为本发明实施例2的头戴式显示设备的畸变测量方法中步骤130的具体流程图。
图3为本发明实施例2的头戴式显示设备的畸变测量方法中步骤133的具体流程图。
图4为本发明实施例4的头戴式显示设备的畸变测量***的结构框图。
图5为本发明实施例5的头戴式显示设备的畸变测量***的结构框图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。
实施例1
一种头戴式显示设备的畸变测量方法,如图1所示,畸变测量方法包括:
步骤110、利用头戴式显示设备的显示镜片对检测图像进行投影并生成投影图像;
步骤120、利用摄像机获取投影图像;
步骤130、根据投影图像计算头戴式显示设备的畸变。
本实施例中,使用摄像机代替人眼,通过摄像机拍摄头戴式显示设备上检测图像投影的投影图像,再对投影图像进行分析,从而得到量化的头戴式显示设备的畸变。
实施例2
如图2-3所示,本实施例的头戴式显示设备的畸变测量方法是在实施例1的基础上进一步改进,检测图像包括多组检测单元,每组检测单元均包括依次排列在一条直线上的检测点,不同检测单元的检测点所在的直线不同;
投影图像包括与多组检测单元对应的多组投影单元,每组投影单元均包括与投影单元对应的检测单元所包括的检测点投影生成的投影点;
步骤130具体包括:
步骤131、在投影图像上建立直角坐标系;
步骤132、获取每组投影单元上每个投影点的坐标数据;
步骤133、根据坐标数据计算畸变。
其中,步骤133具体包括:
步骤1331、计算每组投影单元上第一个投影点与最后一个投影点的连线的长度值;
步骤1332、计算投影单元上每个投影点与连线之间的距离值;
步骤1333、计算距离值与长度值的比值,并将比值中的最大值作为畸变。
下面通过一具体示例进行阐述本实施例的头戴式显示设备的畸变测量方法,检测图像采用黑白棋盘格图像,黑格与白格的交叉点为检测点,在同一行上的交叉点组成检测单元,摄像机获取投影图像后,可以根据拍摄图像的像素点识别出投影点,以其中一行的投影点为例,假设P1~PN为投影图像上某一投影单元的投影点,投影点的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)…(xN,yN);
其中,i=1、2…N,N为投影点的个数,L为第1个投影点与最后一个投影点的连线的长度,di为第i个投影点到所述连线的垂直距离,σ为畸变。
实施例3
本实施例的头戴式显示设备的畸变测量方法是在实施例1的基础上进一步改进,步骤110具体包括:
利用头戴式显示设备的两个显示镜片分别对检测图像进行投影并生成投影图像;
步骤120具体包括:
利用两个摄像机分别获取显示镜片对应投影生成的投影图像。
其中,摄像机与显示镜片的主光轴共线;摄像机的视场角大于头戴式显示设备的理论视场角;头戴式显示设备包括AR眼镜或VR眼镜。
本实施例中,分别用两个摄像机分别获取头戴式显示设备的两个显示镜片上的投影图像,并分别进行计算,同时为了获取到完整有效的投影图像,摄像机的视场角大于头戴式显示设备的理论视场角,且摄像机与显示镜片的主光轴共线,另外为了确保计算结果的精确度,获取投影图像后要根据摄像机的自身畸变对投影图像进行反畸变处理,以排除摄像机自身的畸变对头戴式显示设备的畸变测量结果的影响。
实施例4
一种头戴式显示设备的畸变测量***,如图4所示,所述畸变测量***包括摄像机1和计算模块2;
所述头戴式显示设备用于通过所述头戴式显示设备的显示镜片3对检测图像进行投影并生成投影图像;
所述摄像机1用于获取所述投影图像;
所述计算模块2用于根据所述投影图像计算所述头戴式显示设备的畸变。
本实施例中,使用摄像机代替人眼,通过摄像机拍摄头戴式显示设备上检测图像投影的投影图像,再对投影图像进行分析,从而得到量化的头戴式显示设备的畸变。
实施例5
本实施例的头戴式显示设备的畸变测量方法是在实施例1的基础上进一步改进,如图5所示,所述畸变测量***还包括坐标系建立模块5和坐标数据获取模块4;
所述检测图像包括多组检测单元,每组所述检测单元均包括依次排列在一条直线上的检测点,不同检测单元的检测点所在的直线不同;
所述投影图像包括与所述多组检测单元对应的多组投影单元,每组所述投影单元均包括与所述投影单元对应的检测单元所包括的检测点投影生成的投影点;
所述坐标系建立模块5用于在所述投影图像上建立直角坐标系;
所述坐标数据获取模块4用于获取每组所述投影单元上每个所述投影点的坐标数据;
所述计算模块2用于根据所述坐标数据计算所述畸变。
具体地,所述计算模块2用于计算每组所述投影单元上第一个投影点与最后一个投影点的连线的长度值,还用于计算所述投影单元上每个所述投影点与所述连线之间的距离值;
所述计算模块2还用于计算所述距离值与所述长度值的比值,并将所述比值中的最大值作为所述畸变。
下面通过一具体示例进行阐述本实施例的头戴式显示设备的畸变测量方法,检测图像采用黑白棋盘格图像,黑格与白格的交叉点为检测点,在同一行上的交叉点组成检测单元,摄像机获取投影图像后,可以根据拍摄图像的像素点识别出投影点,以其中一行的投影点为例,假设P1~PN为投影图像上某一投影单元的投影点,投影点的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)…(xN,yN);
其中,i=1、2…N,N为投影点的个数,L为第1个投影点与最后一个投影点的连线的长度,di为第i个投影点到所述连线的垂直距离,σ为畸变。
实施例6
本实施例的头戴式显示设备的畸变测量方法是在实施例5的基础上进一步改进,如图所示,所述畸变测量***包括两个摄像机;
所述头戴式显示设备用于通过所述头戴式显示设备的两个显示镜片分别对所述检测图像进行投影并生成所述投影图像;
所述两个摄像机用于分别获取所述显示镜片3对应投影生成的所述投影图像。
其中,所述摄像机与所述显示镜片的主光轴共线;所述摄像机1的视场角大于所述头戴式显示设备的理论视场角;所述头戴式显示设备包括AR眼镜或VR眼镜。
本实施例中,分别用两个摄像机分别获取头戴式显示设备的两个显示镜片上的投影图像,并分别进行计算,同时为了获取到完整有效的投影图像,摄像机的视场角大于头戴式显示设备的理论视场角,且摄像机与显示镜片的主光轴共线,另外为了确保计算结果的精确度,获取投影图像后要根据摄像机的自身畸变对投影图像进行反畸变处理,以排除摄像机自身的畸变对头戴式显示设备的畸变测量结果的影响。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种头戴式显示设备的畸变测量方法,其特征在于,所述畸变测量方法包括:
利用所述头戴式显示设备的显示镜片对检测图像进行投影并生成投影图像;
利用摄像机获取所述投影图像;
根据所述投影图像计算所述头戴式显示设备的畸变。
2.如权利要求1所述的头戴式显示设备的畸变测量方法,其特征在于,所述检测图像包括多组检测单元,每组所述检测单元均包括依次排列在一条直线上的检测点,不同检测单元的检测点所在的直线不同;
所述投影图像包括与所述多组检测单元对应的多组投影单元,每组所述投影单元均包括与所述投影单元对应的检测单元所包括的检测点投影生成的投影点;
所述根据所述投影图像计算所述头戴式显示设备的畸变率的步骤具体包括:
在所述投影图像上建立直角坐标系;
获取每组所述投影单元上每个所述投影点的坐标数据;
根据所述坐标数据计算所述畸变。
3.如权利要求2所述的头戴式显示设备的畸变测量方法,其特征在于,所述根据所述坐标数据计算所述畸变的步骤具体包括:
计算每组所述投影单元上第一个投影点与最后一个投影点的连线的长度值;
计算所述投影单元上每个所述投影点与所述连线之间的距离值;
计算所述距离值与所述长度值的比值,并将所述比值中的最大值作为所述畸变。
4.如权利要求1所述的头戴式显示设备的畸变测量方法,其特征在于,所述利用所述头戴式显示设备的显示镜片对检测图像进行投影并生成投影图像的步骤具体包括:
利用所述头戴式显示设备的两个显示镜片分别对所述检测图像进行投影并生成所述投影图像;
所述利用摄像机获取所述投影图像的步骤具体包括:
利用两个摄像机分别获取所述显示镜片对应投影生成的所述投影图像。
5.如权利要求1所述的头戴式显示设备的畸变测量方法,其特征在于,所述摄像机与所述显示镜片的主光轴共线;
和/或,所述摄像机的视场角大于所述头戴式显示设备的理论视场角;
和/或,所述头戴式显示设备包括AR眼镜或VR眼镜。
6.一种头戴式显示设备的畸变测量***,其特征在于,所述畸变测量***包括摄像机和计算模块;
所述头戴式显示设备用于通过所述头戴式显示设备的显示镜片对检测图像进行投影并生成投影图像;
所述摄像机用于获取所述投影图像;
所述计算模块用于根据所述投影图像计算所述头戴式显示设备的畸变。
7.如权利要求6所述的头戴式显示设备的畸变测量***,其特征在于,所述畸变测量***还包括坐标系建立模块和坐标数据获取模块;
所述检测图像包括多组检测单元,每组所述检测单元均包括依次排列在一条直线上的检测点,不同检测单元的检测点所在的直线不同;
所述投影图像包括与所述多组检测单元对应的多组投影单元,每组所述投影单元均包括与所述投影单元对应的检测单元所包括的检测点投影生成的投影点;
所述坐标系建立模块用于在所述投影图像上建立直角坐标系;
所述坐标数据获取模块用于获取每组所述投影单元上每个所述投影点的坐标数据;
所述计算模块用于根据所述坐标数据计算所述畸变。
8.如权利要求7所述的头戴式显示设备的畸变测量***,其特征在于,所述计算模块用于计算每组所述投影单元上第一个投影点与最后一个投影点的连线的长度值,还用于计算所述投影单元上每个所述投影点与所述连线之间的距离值;
所述计算模块还用于计算所述距离值与所述长度值的比值,并将所述比值中的最大值作为所述畸变。
9.如权利要求6所述的头戴式显示设备的畸变测量***,其特征在于,所述畸变测量***包括两个摄像机;
所述头戴式显示设备用于通过所述头戴式显示设备的两个显示镜片分别对所述检测图像进行投影并生成所述投影图像;
所述两个摄像机用于分别获取所述显示镜片对应投影生成的所述投影图像。
10.如权利要求6所述的头戴式显示设备的畸变测量***,其特征在于,所述摄像机与所述显示镜片的主光轴共线;
和/或,所述摄像机的视场角大于所述头戴式显示设备的理论视场角;
和/或,所述头戴式显示设备包括AR眼镜或VR眼镜。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180605 |