CN108605120A - 基于关于显示器的眼调节的观看设备调整 - Google Patents

基于关于显示器的眼调节的观看设备调整 Download PDF

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Abstract

本文中所公开的示例涉及基于关于显示器的眼调节的观看设备调整。在一个实现方式中，计算设备确定与观看者对在显示器上渲染的图像的聚焦有关的调节信息。计算设备可以使与观看设备相关联的光学部件基于所确定的调节进行调整。

Description

基于关于显示器的眼调节的观看设备调整
背景技术
图像可被渲染在显示器上以提供对于图像中的对象关于显示器的深度效果。可以例如通过利用在左眼和右眼图像之间的不同彩色滤光器或百叶窗(shuttering)渲染具有左眼和右眼图像的图像来创建3D效果。可以通过调整眼睛的聚焦来为单眼提供深度效果。在一个实现方式中，观看者眼佩戴物可以被用来创建深度效果。
附图说明
附图描述了示例实施例。以下详细描述参考附图，其中：
图1是图示了用以基于关于显示器的调节(accommodation)来调整观看设备的计算系统的一个示例的框图。
图2是图示了用以基于关于显示器的调节来调整观看设备的方法的一个示例的流程图。
图3是图示了观看者的一个示例的示图，该观看者使用观看设备来观看显示器上被渲染为在与显示器表面不同的深度处出现的虚拟图像对象。
图4是图示了用以基于关于显示器的凝视位信息和眼调节来重新渲染显示器上的图像的方法的一个示例的流程图。
图5是图示了用以基于眼凝视信息和调节信息来更新观看设备的光学部件和所显示的图像的计算系统的一个示例的示图。
具体实施方式
在一个实现方式中，响应于关于显示器的观看者眼调节信息来动态地调整与观看设备相关联的光学部件。例如，计算系统可以包括眼传感器、显示器和观看设备，以及计算系统可以基于来自眼传感器的调节信息来更新与观看设备相关联的光学部件(诸如透镜)。计算系统可以基于眼调节测量来调整光学部件，以使得显示器表面在观看者的视网膜上对焦(in focus)。例如，3D图像的观看者可以在图像中的虚拟对象的焦距处聚焦，该虚拟对象可以出现在与显示器表面的距离不同的距离处。观看设备调整可以使观看者的聚焦从虚拟对象距离改变为显示器表面距离。
将实际焦距从虚拟图像对象距离调整到显示器表面可以降低针对3D图像的观看者的眼疲劳，其中在显示器上渲染的对象的目标深度与显示器自身与观看者的距离不同。使用实际眼调节测量可以导致与用于估计眼焦距的方法相比在测量焦距方面更好的精确度。此外，基于眼视网膜测量来测量眼调节可以允许在基于一只眼睛的测量时确定更精确的测量。
在一个实现方式中，除了调节信息之外，计算系统确定相对于图像的眼凝视位。计算系统可以基于凝视位信息和调节信息来确定图像中的虚拟的焦点对象(focal object)，诸如其中凝视位信息被用来识别沿着显示器表面的区域，以及调节信息被用来基于在所识别的区域处的焦深来确定焦点对象。计算系统可以基于有关虚拟焦距的信息来重新渲染图像，以便于基于该虚拟焦距和/或焦点对象来创建景深或其他增强效果。图像重新渲染可以被用来创建更现实的视觉效果或者其他目标视觉效果。
图1是图示了用以基于关于显示器的调节来调整观看设备的计算系统的一个示例的框图。例如，可以基于当观看者观看显示器上的图像时从传感器所接收到的观看者眼信息来调整观看设备的光学部件。计算系统100包括处理器101、机器可读存储介质102、可调整光学部件观看设备105、显示器106以及观看者眼传感器107。
显示器106可以是任何适合的显示器。显示器可以是例如用于为观看者提供虚拟现实体验的头戴装备(headgear)的部分和/或单独的计算设备。显示器106可以显示任何类型的图像，诸如其中显示器106渲染2D或3D图像。图像可以是任何适合的图像，诸如静止图像或视频。在一个实现方式中，显示器基于根据单独的彩色滤光器和/或百叶窗效果所创建的左右眼图像来创建3D图像。显示器106可以显示图像，以使得图像中的对象的深度效果与表面显示器106的位置不同，例如，其中图像中的对象意图出现在显示器表面的前面或后面。
观看者眼传感器107可以是用于感测有关观看显示器106的观看者的眼睛的信息的任何适合的传感器。观看者眼传感器107可以包括用于基于观看者的视网膜上的焦点位置来测量调节信息的光学传感器。例如，观看者眼传感器107可以是视力测定法(optometry)相关的传感器设备。在一个实现方式中，观看者眼传感器107包括相机。观看者眼传感器107可以包含在光瞄准观看者的眼睛的同时捕获观看者的眼睛的图像的相机。观看者眼传感器107可以包括用于感测观看者的眼睛行为的不同方面的多个传感器。观看者眼传感器107可以测量与观看者的两只眼睛相关联的眼睛信息，诸如其中来自观看者眼传感器107的信息可以被用来确定关于显示器106的眼聚散度。在一个实现方式中，单独的传感器测量每个眼睛。计算系统100可以包括多个观看者眼传感器来测量与显示器106的多个观看者相关联的眼信息。在一个实现方式中，观看者眼传感器107和/或分析来自观看者眼传感器107的数据的处理器将由观看者佩戴的其他矫正性眼佩戴物(诸如专门的隐形眼镜或眼镜)考虑在内。观看者眼传感器107可以感测除了有关观看者正如何使用矫正性眼佩戴物的信息(诸如用户正通过哪种透镜、透镜类型或透镜强度进行浏览来观看显示器106)之外的眼信息。在一个实现方式中，对可调整光学部件观看设备105的调整将由观看者所佩戴的附加矫正性眼佩戴物考虑在内。
可调整光学部件观看设备105可以是任何适合的光学部件，其可以基于来自观看者眼传感器107的信息来调整观看者的眼聚焦的响应。例如，可调整光学部件观看设备105可以是进行变化来更新观看者的视网膜上的焦点位置的可变透镜。可调整光学部件观看设备105可以包括不同类型的部件，诸如一起对来自观看者眼睛的视图进行调整的透镜和反射镜。可调整光学部件观看设备105可以是眼镜、虚拟现实头戴装备或其他观看设备的部分。可调整光学部件观看设备105可以是可穿戴设备或非可穿戴设备。可调整光学部件观看设备105可以是非可穿戴设备，以使得观看者可以走近观看设备来通过设备观看图像。可调整光学部件观看设备105可以调整多个属性，诸如其中可调整光学部件观看设备105改变在观看者的视网膜上的焦点位置以及图像放大率。可以与其他因素相结合来调整可调整光学部件观看设备105，诸如其中处理器101或另一处理器连同移动显示器106关于观看者的位置来调整可调整光学部件观看设备105。
处理器101可以是中央处理单元(CPU)、基于半导体的微处理器或适于检索和执行指令的任何其他设备。作为对于取指、解码指令和执行指令的替换或者除了取指、解码指令和执行指令之外，处理器101可以包括一个或多个集成电路(IC)或其他电子电路，其包括用于实行下文所描述的功能的多个电子部件。可以由多个处理器来实行下文所描述的功能。
处理器101可以以有线或无线方式与可调整光学部件观看设备105、显示器106和观看者眼传感器107进行通信。计算系统100可以是分布式基于云的系统，诸如其中在云端中实行一些处理以及本地实行其他处理。例如，一些处理可以在云端中发生，以及可调整光学部件眼佩戴物105可以实行附加的处理。处理器101可以接收来自观看者眼传感器107的并且与在显示器106上渲染的图像有关的信息，以及处理器101可以使可调整光学部件观看设备105来基于所接收到的信息进行调整。
处理器101可以与机器可读存储介质102进行通信。机器可读存储介质102可以是任何适合的机器可读介质，诸如电子存储设备、磁性存储设备、光学存储设备或者存储可执行指令或其他数据的其他物理存储设备(例如，硬盘驱动器、随机存取存储器、闪速存储器，等等)。机器可读存储介质102可以是例如计算机可读非临时性介质。机器可读存储介质102可以包括眼调节确定指令102和光学元件调整指令103。
眼调节确定指令102可以包括用以确定观看者眼调节信息的指令。处理器101可以基于来自观看者眼传感器107的信息来确定眼调节信息。眼调节信息可以指示与观看者眼睛相关联的焦距信息。
光学部件调整指令103可以包括用以基于所确定的眼调节信息来调整可调整光学部件观看设备105的指令。例如，可以调整诸如可变透镜之类的可调整光学部件105来改变眼调节，以使得显示器表面被聚焦在视网膜上。例如，当通过可调整光学部件观看设备105进行浏览时，可以将观看者眼睛的实际聚焦从虚拟的焦点对象距离改变成显示器表面距离。还可以由可调整光学部件观看设备105(诸如通过调整可调整光学部件观看设备105的不同部件)来调整其他光学参数。例如，可以通过调整可调整光学部件观看设备105来变更放大率或亮度。可以基于诸如现实或失真的目标效果之类的目标效果来调整参数。
在一个实现方式中，处理器101确定用以调整可调整光学部件观看设备105的方式以及一起重新渲染显示器106上的图像以达成期望的效果。处理器101可以使用下文关于图4所描述的方法来重新渲染图像。作为示例，处理器101可以确定经更新的虚拟焦长以及基于经更新的虚拟焦长来重新渲染图像。在一个实现方式中，处理器101基于所确定的焦点对象和所确定的虚拟焦距来重新渲染显示器上的图像，诸如其中针对虚拟的焦点对象创建增强效果。作为示例，可以基于焦点对象和焦距来应用选择性模糊效果，以使得焦点对象比更远离焦点对象的其他对象显得更清楚。
图2是图示了用以基于关于显示器的调节来调整观看设备的方法的一个示例的流程图。例如，可以基于关于在显示器上渲染的图像的观看者眼调节信息来调整观看设备的光学部件，诸如可变透镜。处理器可以确定如何调整光学部件来改变观看者眼聚焦以达成目标焦距。可以例如由图1的处理器101来实现该方法。
在200处开始，处理器确定与观看者对在显示器上渲染的图像的聚焦有关的眼调节信息。例如，处理器可以接收来自用以测量观看者眼调节的传感器的信息。传感器可以是例如提供有关当前眼聚焦的信息的相机或其他传感器。作为示例，与3D显示器的观看者有关的调节信息可以揭示观看者的焦距与被渲染为在显示器表面的前面或后面出现的对象有关。
继续进行到201，处理器使与观看设备相关联的光学部件基于所确定的调节进行调整以改变眼调节。光学部件可以是任何适合的部件，诸如透镜。光学部件可以与以下各项相关联：眼镜、虚拟现实多合一观看设备和显示头戴装备、或其他类型的观看设备。观看设备可以包括用以调整一只眼睛、两只眼睛的聚焦的光学部件，或者包括两个光学部件，以使得每个光学部件独立地影响每只眼睛。当接收到指示了调节上的改变的经更新的传感器数据时，处理器可以更新光学部件。可以基于调节上的改变来动态地调整光学部件。例如，随着观看者对不同虚拟对象进行聚焦或者相对于显示器进行移动，调节可以进行改变。
图3是图示了观看者的一个示例的示图，该观看者使用观看设备来观看在显示器上被渲染为在与显示器表面不同的深度处出现的虚拟图像对象。例如，计算系统可以基于在关于在显示器上渲染的图像的眼调节方面的观看者改变来动态地调整观看设备。观看设备可以被调整成使观看者在关于显示平面的目标虚拟深度位置处进行聚焦。
图3示出了用以调整左眼300和右眼301的观看者眼聚焦的光学部件304和305。光学部件304和305可以是用于调整观看者的眼调节的透镜或其他部件。例如，可以响应于与关联于左眼300和右眼301的眼调节信息有关的传感器数据来自动地调整光学部件304和305。在观看者通过光学部件304和305进行浏览时，观看者聚焦可以从在显示器303上渲染的焦点对象302的距离改变成以显示器303表面的深度出现。改变眼聚焦以匹配眼聚散度可以导致更少的观看者眼疲劳。类似地，可以针对单只眼睛来调整光学部件304以改变深度效果，而并不确定两眼图像的聚散度。
图4是图示了用以基于关于显示器的凝视位信息和眼调节来重新渲染显示器上的图像的方法的一个示例的流程图。例如，除了凝视位信息之外，可以使用调节信息来确定焦点对象和/或焦距信息。可以基于焦点对象和/或焦距来重新渲染图像以创建视觉效果。可以例如由计算系统100来实现该方法。
在400处开始，诸如处理器101之类的计算设备确定关于在显示器上渲染的图像的观看者凝视位信息。可以基于来自传感器的信息来确定凝视位信息。该传感器可以是与用于测量眼调节的传感器相同或不同的传感器。传感器可以是例如用于测量观看者眼睛的观看方向的相机或其他设备。计算设备可以基于朝向显示器的眼睛观看方向来确定显示器上的凝视位位置。计算设备可以基于与显示位置相关联的图像数据来确定图像位置。
继续进行到401，计算设备基于凝视位和调节来确定观看者关于图像的目标虚拟焦距。例如，计算设备可以基于调节信息和来自观看者眼传感器的凝视位信息来确定图像中的焦点对象。使用该信息，计算系统可以确定观看者凝视位相对于图像的位置以及观看者正在聚焦的深度，以与有关图像数据的信息进行比较来确定与图像相关联的焦点对象。
处理器可以基于与图像相关联的所确定的焦点对象和与对象相关联的目标焦距信息来确定目标虚拟焦距。例如，图像可以被渲染为使得特定对象意图在显示器表面的前面或后面的特定距离出现。对象可以被渲染在2D图像上或3D图像上以提供深度效果。可以基于与对象相关联的目标效果(诸如在显示器表面的前面或后面的目标距离)来确定虚拟焦长。例如，左右眼图像可以被渲染在显示器上来创建对象在显示器的前面1m的效果。类似的，单个2D图像可以与目标效果相关联以在显示器的前面1m处出现。
继续进行到402，计算设备基于目标虚拟焦距来重新渲染图像。在一个实现方式中，计算设备基于所确定的焦点对象和/或虚拟焦距来重新渲染显示器上的图像。例如，处理器可以利用虚拟焦距处的景深来渲染图像，以使得在处于更远或更近相对虚拟距离处的其他对象具有模糊效果的情况下，处于该深度和凝视区域处的对象是更为对焦的。处理器可以基于调节和凝视位来以其他方式增强确定为对焦的对象。例如，处于在与所确定的用户聚焦相关联的图像上的特定位置和深度处的对象可以被渲染为具有更明亮的颜色和/或其他增强效果。
在一个实现方式中，可以测量附加的眼优势点信息。例如，除了关于左眼与右眼的相对位置的信息之外，计算系统可以测量眼调节和凝视位。计算系统可以通过响应于眼位置上的改变而重新渲染图像来创建全息效果。例如，可以基于眼位置和/或头位置上的改变来重新渲染图像，诸如其中图像随着人看向右边并且看到图像右部上的附加对象来进行改变。
图5是图示了用以基于眼凝视信息和调节信息来更新观看设备的光学部件和所显示的图像的计算系统的一个示例的示图。处理器502可以接收和/或确定眼调节信息500和眼凝视位信息501。例如，处理器502可以接收来自监控观看者眼睛的传感器的信息。处理器502可以基于所接收到的眼调节信息500和眼凝视位信息501来合作地更新可调整观看设备503和渲染在显示器504上的图像两者。
在一个实现方式中，处理器基于焦点信息来重新渲染显示器上的图像。例如，可以基于目标景深来重新渲染图像。处理器可以诸如通过使焦点对象的颜色相对于周围图像变明亮或者使周围图像相对于焦点对象变模糊来在焦点处创建增强效果。
在一个实现方式中，处理器502可以通过合作地调整观看设备和图像，诸如通过同时使可调整观看设备503变暗并且将显示器504上的图像和/或显示器504上的图像的焦点对象重新渲染为更明亮，来达成光学效果。作为另一示例，可调整观看设备503可以使焦距进行改变，以及显示器上的3D图像可以被重新渲染以使左右眼图像更靠近或更远离来进一步改变聚散度，以及使眼调节达到正确的聚焦，从而使聚散度与调节相匹配。处理器502可以在具有一定量的失真的情况下渲染2D图像并且基于该失真来改变可调整观看设备503。作为另一示例，处理器502可以基于对可调整观看设备503和显示器504二者的改变来变更图像的分辨率。在一个实现方式中，处理器502可以利用可调整观看设备503来创建一些视觉效果以及基于显示器504渲染来创建一些视觉效果，诸如其中可调整观看设备503改变观看者焦长，以及处理器502通过重新渲染显示器504上的图像来改变放大率以使图像看起来更小。在一个实现方式中，可以一起利用可调整观看设备503和显示器504做出对视觉效果的改变，诸如其中基于可调整观看设备503上的改变来达成一些放大率调整，以及基于对图像的改变来达成效果中的一些。
在一个实现方式中，处理器502可以重新渲染显示器504上的图像，以使得图像基于不同观看者的各个眼调节测量结果和可调整观看设备503调整而在对于不同观看者的不同深度处出现。例如，可以基于百叶窗效果来创建3D图像，以及可以将该图像创建为具有在用于观看者A的显示器的前面1.5m处并且在用于观看者B的显示器的前面1.25m处出现的焦点对象，以及可以基于图像渲染来更新与观看者A和B相关联的观看设备的光学部件。处理器502可以确定观看者A和B被聚焦在不同的对象上，以及该图像可以被重新渲染在显示器504上，以根据不同的焦点对象和焦距来创建不同的增强效果和/或深度效果。任何适合的复用方法可以被用来向不同的用户提供不同的图像，诸如偏振、基于空间的复用或基于时间的复用。例如，可以利用复用效果来渲染图像，诸如通过利用针对不同用户的不同彩色滤波器来渲染图像，或者通过利用百叶窗时间复用效果来渲染图像。被呈现给第一用户的图像可以被渲染为具有第一景深，以及被呈现给第二用户的图像可以具有第二景深。
基于眼调节信息来自动调整观看设备可以诸如通过防止眼疲劳来改善用户体验。基于凝视位信息和调节信息来进一步调整所显示的图像可以允许变更观看体验，以便使其以特定的方式变得更现实或者更失真。

Claims (15)

1.一种计算系统，包括：
包括可调整光学部件的观看设备；
用以渲染图像的显示器；
观看者眼传感器；以及
处理器，用以：
基于来自所述观看者眼传感器的信息来确定有关观看所述显示器的观看者的眼调节的信息；
基于所述眼调节来调整所述观看设备光学部件以改变所述眼调节。
2.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述处理器进一步用以：
确定有关观看者凝视位的信息；
基于相对于在所述显示器上渲染的图像的观看者凝视位以及基于所述调节信息来确定虚拟焦距；以及
基于所述虚拟焦距来重新渲染所述图像。
3.根据权利要求2所述的计算系统，其中重新渲染所述图像包括：基于所述虚拟焦距和眼凝视位来渲染所述图像的第一版本，以及基于第二观看者的眼调节和眼凝视位来渲染所述图像的第二版本。
4.根据权利要求2所述的计算系统，其中重新渲染所述图像包括：基于图像中的焦点对象来在所述图像上创建增强效果，所述焦点对象是基于所述眼凝视位和虚拟焦距所确定的。
5.根据权利要求2所述的计算系统，其中调整所述观看设备包括：基于目标视觉效果来调整所述观看设备。
6.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述处理器进一步用以：
确定经更新的图像参数，
其中调整所述观看设备是基于所述眼调节和所确定的经更新的图像参数。
7.一种方法，包括：
确定与观看者对在显示器上渲染的图像的聚焦有关的眼调节信息；以及
由计算系统来使与观看设备相关联的光学部件基于所确定的调节进行调整以改变所述眼调节。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：
确定关于在显示器上渲染的图像的观看者凝视位信息；
由计算设备基于所述凝视位和所述调节来确定所述观看者关于所述图像的目标虚拟焦距；以及
基于所述目标虚拟焦距来重新渲染所述图像。
9.根据权利要求8所述的方法，其中重新渲染所述图像包括：重新渲染所述图像来在所述目标虚拟焦距处增强焦点对象。
10.根据权利要求8所述的方法，其中重新渲染所述图像包括：重新渲染所述图像以基于目标虚拟焦距来创建模糊效果。
11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
确定相对的观看者眼位置；以及
基于所述相对的观看者眼位置来使所述图像被重新渲染以提供全息效果。
12.一种机器可读非临时性存储介质，其包括可由处理器执行的指令，用以：
基于关于在显示器上渲染的图像的眼调节上的观看者改变来动态地调整观看设备，
其中所述观看设备被调整成使所述观看者在显示器表面处聚焦。
13.根据权利要求12所述的机器可读非临时性存储介质，进一步包括指令，用以：
基于观看者凝视位和调节来确定所述图像上的焦点对象或焦距中的至少一个；以及
基于所确定的焦点对象来重新渲染所述图像。
14.根据权利要求13所述的机器可读非临时性存储介质，其中用以重新渲染所述图像的指令包括：用以重新渲染所述图像来增强所述焦点对象的出现的指令。
15.根据权利要求12所述的机器可读非临时性存储介质，进一步包括：用以利用所述观看设备调整合作地进行重新渲染的指令。
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