CN107942514A - 一种虚拟现实设备的图像畸变校正方法及装置 - Google Patents

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方春伦
杨宇
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Abstract

本发明提供了一种虚拟现实设备的图像畸变校正方法，包括以下步骤：获取所述虚拟现实设备的近视调节参数；根据所述近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，获得畸变校正参数；通过所述畸变校正参数对显示图像进行畸变校正。可根据近视调节程度，实时调整畸变参数，以实现更准确的图像畸变校正效果，提升VR体验效果。

Description

一种虚拟现实设备的图像畸变校正方法及装置
技术领域
本发明涉及虚拟现实设备，特别是涉及一种虚拟现实设备的图像畸变校正方法及装置。
背景技术
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)设备为了获得真实的沉浸感，需要利用广角目视系统，例如特定的球面弧度镜片来尽可能的覆盖人眼的视觉范围，但是VR镜片将未处理的图像投射到人的眼中时，图像是扭曲畸变的，为了校正图像，需通过特定的图像处理算法生成反畸变图像，然后这些反畸变图像在经过镜片投射到人眼之后，就会变成正常的图像。
另一方面，用户的近视程度各不相同，为了使用户看到清晰的画面，很多VR头显设备带有近视调节功能，通常是通过调整镜片和屏幕的相对位置来实现。例如CN201520624650(公开日2016年3月23日)所公开的一种屏幕与镜片间位置可调节虚拟现实眼镜，用户会因自己本身近视程度来拨动齿轮，使齿轮条前后移动，从而使显示屏幕前后移动，直到用户看清晰为止。但此处的调节会引起光路的变化，从而导致畸变的程度也发生变化。
示例性地，以适用于3.5吋屏幕、视场角为90度的单P透镜为例，初始的设计结构中像距(放大虚像到人眼的距离)为1000mm，即对应100度近视，此时畸变网格如图1a所示，图中，网格线12表示原始图像，网格线11表示畸变后的图像，根据畸变数据得知最大畸变为30.6％；当将虚像调整到距人眼125mm处时，即对应800度近视，此时畸变网格如图1b所示，图中，网格线12表示原始图像，网格线13表示畸变后的图像，根据畸变数据得知最大畸变为24.6％。由此可得，在调节近视的同时，由于光路的改变，镜片产生的畸变发生变化，此时如果使用同一图像畸变纠正参数进行畸变纠正，最终的虚像仍有肉眼可分辨的畸变，降低用户体验。
如上所述，在光路已经改变的情况下，如果还用原来的畸变参数进行图像畸变矫正，则不可能达到预期结果，从而影响VR体验效果。
发明内容
本发明提供了一种虚拟现实设备的图像畸变校正方法，以解决在使用近视调节功能的同时，图像畸变校正仍能发挥准确的校正作用。
为了解决上述问题，本发明公开了一种虚拟现实设备的图像畸变校正方法，包括以下步骤：获取所述虚拟现实设备的近视调节参数；根据所述近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，获得畸变校正参数；通过所述畸变校正参数对显示图像进行畸变校正。
优选地，所述近视调节参数为镜片与显示屏的距离，镜片组内不同镜片的相对位置，近视度数中的一种或几种。
优选地，所述获取所述虚拟现实设备的近视调节参数包括：分别获取左、右眼的近视调节参数。
优选地，所述根据所述近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，获得畸变校正参数包括：根据所述左、右眼的近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，分别获得对应左眼的畸变校正参数和对应右眼的畸变校正参数。
优选地，所述通过所述畸变校正参数对显示图像进行畸变校正包括：结合所述对应左眼的畸变校正参数和对应右眼的畸变校正参数，对显示图像进行畸变校正。
另一方面，本发明还提供一种虚拟现实设备的图像畸变校正装置，包括：近视调节参数获取单元，用于获取所述虚拟现实设备的近视调节参数；畸变校正参数获得单元，用于根据所述近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，获得畸变校正参数；图像畸变校正单元，用于通过所述畸变校正参数对显示图像进行畸变校正。
优选地，所述近视调节参数获取单元用于获取所述虚拟现实设备的镜片与显示屏的距离，镜片组内不同镜片的相对位置，近视度数中的一种或几种。
优选地，所述近视调节参数获取单元用于分别获取左、右眼的近视调节参数。
优选地，所述畸变校正参数获得单元用于根据所述左、右眼的近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，分别获得对应左眼的畸变校正参数和对应右眼的畸变校正参数。
优选地，所述图像畸变校正单元用于结合所述对应左眼的畸变校正参数和对应右眼的畸变校正参数，对显示图像进行畸变校正。
与现有技术相比，本发明包括以下优点：
本发明的虚拟现实设备的图像畸变校正方法，通过预设近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，然后在近视调节的过程中监控近视调节参数，在映射关系中找到对应的畸变校正参数，依此畸变校正参数对图像进行畸变校正，这样本发明的虚拟现实设备可根据近视调节的程度大小，实时获取畸变校正参数，对图像畸变进行校正，避免因光路的改变，造成使用默认畸变校正参数带来的校正效果不准确的缺陷，提升VR体验效果。
附图说明
图1a是现有技术中VR设备近视调节为100度时对应的畸变网格示意图；
图1b是现有技术中VR设备近视调节为800度时对应的畸变网格示意图；
图2是本发明一实施例提供的图像畸变校正方法的步骤流程图；
图3是本发明另一实施例提供的图像畸变校正方法的步骤流程图；
图4是本发明再一实施例提供的图像畸变校正装置的系统框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
现有VR设备的光学结构是广角目视系统，当其将显示屏上的像放大成一虚像的同时，会产生较为明显的枕形畸变，并且随着视场增加，畸变增大。如图1a、1b中的网格线11、13所示。传统的图像畸变校正算法是对图像预先作“桶形”畸变处理，然后再显示于屏幕上，用预先的“桶形”畸变处理抵消透镜带来的“枕形”畸变。具体公式为：
xu＝xd+(xd-xc)(k1r2+k2r4+...) (1)
yu＝yd+(yd-yc)(k1r2+k2r4+...) (2)
其中，(xd,yd)表示畸变图像中的坐标；(xu，yu)表示经过畸变校正后的图像中的坐标；(xc，yc)表示畸变中心；Kn对应于不同阶次的径向畸变系数；r为(xd，yd)到畸变中心的距离。通过光学设计软件的设计结果，可以得到各视场的畸变大小，通过数据拟合，得到以上公式中的各畸变参数Kn，用于VR图像的畸变矫正。
然而，当VR同时还进行近视调节时，光路发生改变，造成畸变参数Kn不再与近视调节后的光路匹配。因此，本发明提供一种虚拟现实设备的图像畸变校正方法，可以根据近视调节程度，实时调整畸变参数，以实现更准确的图像畸变校正效果。
实施例一：
参见图2，是本发明一实施例提供的图像畸变校正方法的步骤流程图。
步骤S21、获取所述虚拟现实设备的近视调节参数。
本发明的近视调节可采用背景技术部分所描述的方法进行调节，或者采用本领域熟知的方法，这里不做限制。近视调节参数可以是镜片与显示屏的距离，镜片组内不同镜片的相对位置，近视度数中的一种或几种。
可选地，虚拟现实设备包括近视调节单元，其包括在显示屏上设置红外线传感器，用户通过波动齿轮或其他调节机构，控制镜片与显示屏的相对位置，以适应用户不同程度的近视，当用户能看清图像后，停止调节，此时红外线传感器测量镜片与显示屏的距离参数。
可选地，用户还可调节镜片组内不同镜片的相对位置以适应用户的观看效果。
可选地，镜片与显示屏不同的距离对应不同的近视度数，例如距离为a时，对应100度近视；距离为b时，对应800度近视。距离与近视度数的对应关系可预设在虚拟现实设备中，当红外线传感器测量得到镜片与显示屏的距离后，可通过显示屏显示或语音提示或其他提示方法通知用户当前位置的近视度数，近视调节单元将镜片与显示屏的距离或近视度数发送至后续处理单元。
同样地，镜片组内不同镜片的相对位置不同，对应的近视度数也不相同，相对位置与近视度数的对应关系可预设在虚拟现实设备中。
S22、根据所述近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，获得畸变校正参数。
虚拟现实设备预设有近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，如上述描述的传统图像畸变校正算法，参数k1、k2等值是通过光学设计软件的设计结果，并由数学工具进行数据拟合得到，例如使用matlab的曲线拟合工具。研发人员在预设近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，先设置几种不同的近视调节参数，获得该近视调节参数对应的光学数据，数据拟合后得到畸变校正参数。具体地，可通过表格的形式表示近视调节参数与畸变校正参数的映射关系。如下表1。
表1：近视调节参数与畸变校正参数的映射关系
表1中，表示在0.1视角、100度近视度数时，对应的畸变校正参数，其他以此类推。
根据测量得到近视调节参数及当前的视角，通过查表，得到畸变校正参数。
步骤23、通过所述畸变校正参数对显示图像进行畸变校正。
根据步骤22获得的畸变校正参数，带入到上述公式(1)、(2)，计算得到经过畸变校正后的图像的坐标。
本实施例的虚拟现实设备的图像畸变校正方法，通过预设近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，然后在近视调节的过程中监控近视调节参数，在映射关系中找到对应的畸变校正参数，依此畸变校正参数对图像进行畸变校正，本实施例可根据近视调节程度，实时调整畸变参数，以实现更准确的图像畸变校正效果，提升VR体验效果。
实施例二：
本实施例与实施例一的区别在于，近视调节可分别针对左右眼进行，即调节后左、右眼的近视调节参数可以不相同。参阅图3为本实施例的图像畸变校正方法的步骤流程图。
步骤S31、分别获取虚拟现实设备的左、右眼的近视调节参数。
由于存在人的左右眼近视度数各不相同，因此，需要分别获取左右眼的近视调节参数。具体地，可通过前后移动镜片从而调节镜片与显示屏的相对位置。
步骤S32、根据所述左、右眼的近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，分别获得对应左眼的畸变校正参数和对应右眼的畸变校正参数。
具体内容可参考步骤S22。
步骤S33、结合所述对应左眼的畸变校正参数和对应右眼的畸变校正参数，对显示图像进行畸变校正。
本实施例中由于左右眼对应的畸变校正参数可不相同，在进行图像畸变校正时，需要综合考虑这两个参数，例如，图像位于左边部分的坐标可采用对应左眼的畸变校正参数带入公式(1)、(2)计算得到经过畸变校正后的图像中的坐标A，图像位于右边部分的坐标可采用对应右眼的畸变校正参数带入公式(1)、(2)计算得到经过畸变校正后的图像中的坐标B，然后合并经过畸变校正后的图像的坐标A、B，得到整幅图像坐标。或者，通过插值算法得到对应左眼的畸变校正参数与对应右眼的畸变校正参数之间的系列参数，根据畸变图像的坐标，选择其中的校正参数带入公式(1)、(2)计算得到经过畸变校正后的图像的坐标。
本实施例可分别针对左右眼调节近视度数，并获得对应的畸变校正参数，在进行图像畸变校正后能更准确的实现左右眼的观看效果。
实施例三：
参阅图4为本实施例提供的图像畸变校正装置的系统框图。图像畸变校正装置包括近视调节参数获取单元41、畸变校正参数获得单元42、图像畸变校正单元43。
近视调节参数获取单元，用于获取所述虚拟现实设备的近视调节参数。
畸变校正参数获得单元，用于根据所述近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，获得畸变校正参数。
图像畸变校正单元，用于通过所述畸变校正参数对显示图像进行畸变校正。
进一步地，所述近视调节参数获取单元用于获取所述虚拟现实设备的镜片与显示屏的距离和/或近视度数。
进一步地，所述近视调节参数获取单元用于分别获取左、右眼的近视调节参数。
进一步地，所述畸变校正参数获得单元用于根据所述左、右眼的近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，分别获得对应左眼的畸变校正参数和对应右眼的畸变校正参数。
进一步地，所述图像畸变校正单元用于结合所述对应左眼的畸变校正参数和对应右眼的畸变校正参数，对显示图像进行畸变校正。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种虚拟现实设备的图像畸变校正方法，其特征在于，包括以下步骤： 获取所述虚拟现实设备的近视调节参数； 根据所述近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，获得畸变校正参数； 通过所述畸变校正参数对显示图像进行畸变校正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述近视调节参数为镜片与显示屏的距离，镜片组内不同镜片的相对位置，近视度数中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述虚拟现实设备的近视调节参数包括： 分别获取左、右眼的近视调节参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，获得畸变校正参数包括： 根据所述左、右眼的近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，分别获得对应左眼的畸变校正参数和对应右眼的畸变校正参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过所述畸变校正参数对显示图像进行畸变校正包括： 结合所述对应左眼的畸变校正参数和对应右眼的畸变校正参数，对显示图像进行畸变校正。
6.一种虚拟现实设备的图像畸变校正装置，其特征在于，包括： 近视调节参数获取单元，用于获取所述虚拟现实设备的近视调节参数； 畸变校正参数获得单元，用于根据所述近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，获得畸变校正参数；图像畸变校正单元，用于通过所述畸变校正参数对显示图像进行畸变校正。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述近视调节参数获取单元用于获取所述虚拟现实设备的镜片与显示屏的距离，镜片组内不同镜片的相对位置，近视度数中的一种或几种。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述近视调节参数获取单元用于分别获取左、右眼的近视调节参数。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述畸变校正参数获得单元用于根据所述左、右眼的近视调节参数，以及预设的近视调节参数与畸变校正参数的映射关系，分别获得对应左眼的畸变校正参数和对应右眼的畸变校正参数。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述图像畸变校正单元用于结合所述对应左眼的畸变校正参数和对应右眼的畸变校正参数，对显示图像进行畸变校正。
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