CN105455285B - 一种虚拟现实头盔适配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种虚拟现实头盔适配方法,包括:预先将若干种虚拟现实头盔的型号及对应的参数写入虚拟现实头盔系统;获取所要适配的虚拟现实头盔的型号;根据所要适配的虚拟现实头盔的型号从虚拟现实头盔系统中解析出对应的参数;根据解析出的参数确定成像区域的大小和在所要适配的虚拟现实头盔的屏幕的成像区域的位置。根据预先存储在虚拟现实头盔系统的参数确定所要适配的虚拟现实头盔的成像区域的大小和位置,解决了使用各种不同的头盔看到图像内容出现异常的问题。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域,特别涉及一种虚拟现实头盔适配方法。
背景技术
随着网络和科技的快速发展,虚拟现实行业也得到了飞速的发展,各个厂商都纷纷推出各自的虚拟现实头盔,然而通常不同的虚拟现实头盔的结构、使用的光学透镜都存在差异,这使得戴上不同的虚拟现实头盔时,观看到的图像的大小、内容是不同的。
对于内置屏幕一体化设计的虚拟现实头盔,可以在头盔生产的过程中调整屏幕的成像范围和效果,但是对于需要将手机置于内部作为屏幕的虚拟现实头盔,一个头盔不可能很好地适应所有型号的手机,例如当放入一个更大尺寸的手机时,手机的屏幕很可能大于用户的可视范围,这样用户看到的内容是不完全的,同一个手机使用不同的虚拟现实头盔时也可能产生这样的问题,严重影响用户体验。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种虚拟现实头盔适配方法,包括:
预先将若干种虚拟现实头盔的型号及对应的参数写入虚拟现实头盔系统;
获取所要适配的虚拟现实头盔的型号;
根据所要适配的虚拟现实头盔的型号从虚拟现实头盔系统中解析出对应的参数;
根据解析出的参数确定成像区域的大小和在所要适配的虚拟现实头盔的屏幕的成像区域的位置。
其中,所要适配的虚拟现实头盔包括屏幕和两个透镜;
从虚拟现实头盔系统中解析出的对应的参数包括:所要适配的虚拟现实头盔的透镜的半径、透镜的最大视场角、屏幕到透镜的垂直距离、人眼到屏幕的垂直距离、屏幕底部到成像区域的距离、两个透镜中心之间的距离、透镜的厚度以及光学透镜公式。
其中,所述根据解析出的参数确定成像区域的大小和在所要适配的虚拟现实头盔的屏幕的成像区域的位置包括:
根据所要适配的虚拟现实头盔的所述透镜的半径、透镜的最大视场角、屏幕到透镜的距离、人眼到屏幕的距离、透镜的厚度以及光学透镜公式计算出成像区域的半径;
根据所要适配的虚拟现实头盔的两个透镜中心之间的距离计算所述成像区域的中心在所要适配的虚拟现实头盔的屏幕的水平位置;
根据所要适配的虚拟现实头盔的屏幕底部到成像区域的距离和所述成像区域的半径计算所述成像区域中心在所要适配的虚拟现实头盔的屏幕的竖直位置。
其中,所述所要适配的虚拟现实头盔的屏幕为置于所要适配的虚拟现实头盔内部的手机的屏幕。
其中,所述方法还包括:对所要适配的虚拟现实头盔屏幕的成像区域内显示的每一帧图像进行反畸变校正。
其中,所述对所要适配的虚拟现实头盔屏幕的成像区域内显示的每一帧图像进行反畸变校正具体包括:
将所述成像区域内显示的图像分成若干块;
以所述成像区域的中心为原点确定每块图像的坐标;
通过光学透镜的畸变公式计算畸变后所述每块图像的新坐标;
根据所述新坐标渲染出反畸变校正后的图像。
其中,根据所述新坐标渲染出反畸变校正后的图像具体包括:创建桶型模型,根据所述每块图像的新坐标,将所述每块图像作位贴图贴到所述桶型模型的相应位置。
本发明实施例的有益效果是:根据预先存储在虚拟现实头盔系统中的虚拟现实头盔的参数,确定所要适配的虚拟现实头盔的屏幕上的成像区域的大小和位置,使图像都显示屏幕成像区域内,保证了用户观看到的图像都是完整的,解决了使用各种不同的头盔看到图像内容出现异常的问题。在优选实施例中,在确定了成像区域的大小和位置之后,对图像进行相应的反畸变校正,然后将校正后的图像显示在成像区域中,用户可以观看到不变形的图像,提供了更加舒适的观看效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种虚拟现实头盔适配方法的具体流程图;
图2为本发明实施例提供的一种虚拟现实头盔适配方法中虚拟现实头盔的成像原理图;
图3为本发明实施例提供的一种虚拟现实头盔适配方法中成像区域的效果示意图;
图4为本发明优选实施例提供的一种虚拟现实头盔适配方法中反畸变校正的原理图;
图5为本发明优选实施例提供的一种虚拟现实头盔适配方法中反畸变校正过程的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1为本发明实施例提供的一种虚拟现实头盔适配方法的具体流程图。如图1所示,本发明实施例提供的虚拟现实头盔适配方法包括:
步骤S110:预先将若干种虚拟现实头盔的型号及对应的参数写入虚拟现实头盔系统。由于不同的虚拟现实头盔的结构设计、透镜光学参数存在差异,因此需要搜集到所要适配的头盔的结构参数及光学透镜的参数,可以将这些参数以特定的格式写入虚拟现实头盔系统中的一个配置文件,然后解析出这些参数,通过这些参数计算图像的成像大小和位置。所以首先要收集多种常用类型虚拟头盔的参数,这些参数与头盔的成像过程相关,例如虚拟现实头盔的结构参数、使用的透镜参数等,将这些参数对应每种虚拟现实头盔的型号存储在虚拟现实头盔系统中。当用户佩戴一个虚拟现实头盔时,将这些虚拟现实头盔的型号和参数写入虚拟现实头盔系统中。头盔的型号也可以用头盔的名称或其他代号来代替,容易识别即可。
步骤S120:获取所要适配的虚拟现实头盔的型号。用户根据自己佩戴的虚拟现实头盔的类型选择相应的头盔型号,可以为用户提供一个选择的菜单,或者设置一些硬件按钮,方便用户进行选择。根据用户的选择获取所要适配的虚拟现实头盔的型号。
步骤S130:根据所要适配的虚拟现实头盔的型号从虚拟现实头盔系统中解析出对应的参数。根据步骤S120中用户的选择,将虚拟现实头盔型号对应的参数从虚拟现实头盔系统中解析出来。
步骤S140:根据解析出的参数确定成像区域的大小和在所要适配的虚拟现实头盔的屏幕的成像区域的位置。根据步骤S130中解析的参数确定所要适配的虚拟现实头盔的成像区域的大小,并在所要适配的佩戴的虚拟现实头盔的屏幕上的相应位置显示图像。
根据所要适配的虚拟现实头盔的相应的参数确定出所要适配的佩戴的虚拟现实头盔屏幕上的成像区域的大小和位置,避免因不同的虚拟现实头盔的结构、使用的光学透镜都存在差异,造成的佩戴不同的虚拟现实头盔观看到的图像效果异常的问题。
图2为本发明实施例提供的一种虚拟现实头盔适配方法中虚拟现实头盔的成像原理图。图3为本发明实施例提供的一种虚拟现实头盔适配方法中成像区域的效果示意图。如图2,图3所示,现有的虚拟现实头盔通常通过设置在人眼与屏幕之间的透镜观看屏幕上的内容,一个虚拟现实头盔包括一个屏幕和两片透镜,左右眼看到角度不同的内容,从而呈现出3D效果。虚拟现实头盔的屏幕可以是内置的屏幕,也可以是将手机放入虚拟现实头盔中,将手机的屏幕作为虚拟现实头盔的屏幕,下面以将手机置于内部作为屏幕的虚拟现实头盔为例,说明确定所要适配的虚拟现实头盔屏幕上的成像区域的大小和位置的原理和过程。
用户佩戴一种虚拟现实头盔后的可视范围是固定的,例如通过圆形透镜,用户的可视范围就是图3所示的屏幕上的两个圆形区域,分别位于屏幕的左侧和右侧,只有当所要适配的虚拟现实头盔屏幕显示的图像都在这个区域内时,用户才能看到完整的图像。
为了确定图3所示圆形区域即成像区域的大小和位置,需要从虚拟现实头盔系统中解析出所要适配的虚拟现实头盔的透镜的半径r、透镜的最大视场角FOV、屏幕到透镜的垂直距离L1、人眼到屏幕的垂直距离L2、屏幕底部到成像区域的距离h、两个透镜中心之间的距离d、透镜的厚度d1以及光学透镜公式如r1=1+k1*r2+k2*r4+…等参数。
当人眼、透镜到屏幕的距离固定后,对于一个特定的圆形透镜,所要适配的虚拟现实头盔屏幕上的成像区域的半径r0可以通过透镜的半径r、透镜的最大视场角FOV、屏幕到透镜的垂直距离L1、人眼到屏幕的垂直距离L2、透镜的厚度d1以及光学透镜公式如r1=1+k1*r2+k2*r4+…等参数计算得出,这样就确定了成像区域的大小。
屏幕左右两侧的两个圆形成像区域是关于屏幕竖直中心线对称的,根据两个透镜中心之间的距离d,可以确定圆心的水平位置。对于圆心竖直位置的确定可以有两种方式。若虚拟现实头盔上设置有手机位置调节的装置,可以上下调节手机的位置,可以将透镜的中心与手机的水平中心线对齐,这样所要适配的虚拟现实头盔屏幕上的成像区域中心的竖直位置就在手机的水平中心线上。若虚拟现实头盔上没有手机位置调节的装置,手机只能放在壳体底部,那么就根据屏幕底部到成像区域的距离h和成像区域的半径r计算出成像区域的中心到屏幕底部的距离,从而确定所要适配的虚拟现实头盔屏幕上的成像区域的中心的竖直位置。
这样,同一个手机放入不同的虚拟现实头盔中,或者同一个虚拟现实头盔放入不同的手机,成像区域可以适应性调整,显示效果不会出现异常。
本实施例以将手机置于内部作为屏幕的虚拟现实头盔为例说明了确定成像区域大小和位置的具体过程,同时本发明提供的虚拟现实头盔适配方法也可以适用于其他类型的虚拟现实头盔。
图4为本发明优选实施例提供的一种虚拟现实头盔适配方法中反畸变校正的原理图。对于虚拟现实头盔来说,因为是通过透镜看屏幕上的图像,所以看到的图像都是称枕型畸变的,为了给用户提供更好的观看体验,在本发明的一个优选实施例中,在确定了成像区域的大小和位置之后,将图像进行反畸变校正后再显示在成像区域。
如图4所示,左边图像是需要显示给用户的图像,右图为经过反畸变校正后实际在成像区域内显示的图像。反畸变校正过程如图5所示,包括:
步骤S510:首先将成像区域内显示的图像分成若干块。成像区域内显示的图像是反畸变校正之前的图像,实际上并不在屏幕上显示,屏幕只显示经过反畸变校正后的图像。以屏幕左半屏图像为例,可以将左半屏图像分为40x40的大小块。
步骤S520:以成像区域的中心为原点确定每块图像的坐标。图4示出的位于屏幕中间的圆点为成像区域的中心点O(x0,y0),对应透镜的中心,以点O(x0,y0)为原点建立直角坐标系,确定步骤S510中的各块图像的坐标。例如图4示出的左上角第一块图像的坐标为A(xa,ya)。
步骤S530:通过光学透镜的畸变公式计算畸变后每块图像的新坐标。以点A(xa,ya)为例,先计算出点O到点A的距离Roa=sqart((xa-x0)2+(ya-yo)2),再通过光学透镜的畸变公式算出反畸变校正后与A点对应的A1点的坐标,具体为计算点O到点A1的距离Roa1=1+k1*Roa2+k2*Roa4+….,根据相似三角形的原理得到:(xa-x0)/(xa1-x0)=(ya-x0)/(ya1-x0)=Roa/Roa1,最后计算出A1(xa1,ya1)的坐标。
步骤S540:根据新坐标渲染出反畸变校正后的图像。可以利用OpenGL等技术染出反畸变校正后的图像。因为通过透镜看到的图像是称枕型畸变的,所以要对原图像进行桶型反畸变校正,这样用户通过透镜才能看到不变形的图像。首先利用步骤S530中得到的新坐标创建出桶型的模型,并绘制出这个桶型模型;然后将原图像中每一小块图像做适当的变形后根据各自的新坐标贴到桶型模型的相应位置。例如应用OpenGL,将每一帧图像绑定到OpenGL的纹理单元,采集此纹理单元的图像作位贴图贴到新的桶型模型中,最终就可以渲染出桶型的图像了。
经过反畸变校正,用户可以通过透镜看到正常的图像,并且反畸变校正的过程是根据存储在虚拟现实头盔系统中的参数和计算得到的成像区域确定的,参数不同或成像区域不同且反畸变校正得到的最终图像都会不同,也就是说,根据用户对头盔型号的选择,会做出适应该头盔的反畸变校正,用户佩戴不同的头盔都可以通过这个方法得到合适的观看效果。
综上所述,本发明提供的一种虚拟现实头盔适配方法,与现有技术相比,具有以下有益效果:
1、本发明提供的虚拟现实头盔适配方法,根据预先存储在虚拟现实头盔系统中的参数确定所要适配的虚拟现实头盔屏幕上的成像区域的大小和位置,解决了使用各种不同的头盔看到图像内容出现异常的问题。
2、本发明提供的虚拟现实头盔适配方法,在确定了成像区域的大小和位置之后,对图像进行相应的反畸变校正,然后将校正后的图像显示在成像区域中,用户可以观看到不变形的图像,提供了更加舒适的观看效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种虚拟现实头盔适配方法,其特征在于,所述方法包括:
预先将若干种虚拟现实头盔的型号及对应的参数写入虚拟现实头盔系统;
获取所要适配的虚拟现实头盔的型号;
根据所要适配的虚拟现实头盔的型号从虚拟现实头盔系统中解析出对应的参数;
根据解析出的参数确定所要适配的虚拟现实头盔的屏幕上的成像区域的大小和位置;
所要适配的虚拟现实头盔包括屏幕和两个透镜;从虚拟现实头盔系统中解析出的对应的参数包括:所要适配的虚拟现实头盔的透镜的半径、透镜的最大视场角、屏幕到透镜的垂直距离、人眼到屏幕的垂直距离、屏幕底部到成像区域的距离、两个透镜中心之间的距离、透镜的厚度以及光学透镜公式。
2.如权利要求1所述的虚拟现实头盔适配方法,其特征在于,所述根据解析出的参数确定成像区域的大小和在所要适配的虚拟现实头盔的屏幕的成像区域的位置包括:
根据所要适配的虚拟现实头盔的所述透镜的半径、透镜的最大视场角、屏幕到透镜的距离、人眼到屏幕的距离、透镜的厚度以及光学透镜公式计算出成像区域的半径;
根据所要适配的虚拟现实头盔的两个透镜中心之间的距离计算所述成像区域的中心在所要适配的虚拟现实头盔的屏幕的水平位置;
根据所要适配的虚拟现实头盔的屏幕底部到成像区域的距离和所述成像区域的半径计算所述成像区域中心在所要适配的虚拟现实头盔的屏幕的竖直位置。
3.如权利要求1所述的虚拟现实头盔适配方法,其特征在于,所述所要适配的虚拟现实头盔的屏幕为置于所要适配的虚拟现实头盔内部的手机的屏幕。
4.如权利要求1-3任一项所述的虚拟现实头盔适配方法,其特征在于,所述方法还包括:对所要适配的虚拟现实头盔屏幕的成像区域内显示的每一帧图像进行反畸变校正。
5.如权利要求4所述的虚拟现实头盔适配方法,其特征在于,所述对所要适配的虚拟现实头盔屏幕的成像区域内显示的每一帧图像进行反畸变校正具体包括:
将所述成像区域内显示的图像分成若干块;
以所述成像区域的中心为原点确定每块图像的坐标;
通过光学透镜的畸变公式计算畸变后所述每块图像的新坐标;
根据所述新坐标渲染出反畸变校正后的图像。
6.如权利要求5所述的虚拟现实头盔适配方法,其特征在于,根据所述新坐标渲染出反畸变校正后的图像具体包括:创建桶型模型,根据所述每块图像的新坐标,将所述每块图像作位贴图贴到所述桶型模型的相应位置。
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