CN112489226A - 虚拟现实设备图像显示方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents

虚拟现实设备图像显示方法、装置、存储介质及电子设备 Download PDF

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CN112489226A CN202011352089.XA CN202011352089A CN112489226A CN 112489226 A CN112489226 A CN 112489226A CN 202011352089 A CN202011352089 A CN 202011352089A CN 112489226 A CN112489226 A CN 112489226A
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Abstract

本公开提供了一种虚拟现实设备图像显示方法、装置、存储介质及电子设备，通过同时考虑VR设备的运动姿态以及屏幕分段的刷新时序，使VR设备在显示下一帧图像时按照刷新次序依次刷新显示该图像对应的各个分区图像，使图像的刷新效果满足用户头部的运动姿态变化，在使用分数刷新机制提升屏幕开口率的同时，降低了帧内延迟情况的出现，提升了VR设备显示的流畅性，使用户拥有更好的使用体验。

Description

虚拟现实设备图像显示方法、装置、存储介质及电子设备
技术领域
本公开涉及显示技术领域，特别涉及一种虚拟现实设备的图像显示方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
现有的虚拟现实设备(VR，Virtual Reality)的屏幕刷新方案为逐行刷新方案，VR设备的有机发光二极管(OLED，Organic Light-Emitting Diode)屏幕上的控制电路会降低显示屏幕的开口率，影响显示效果。现有技术中为了提升屏幕的开口率提出了分时隔行刷新的刷新机制，在一帧内将逐行刷新更改为隔行或隔几行刷新，进而减少屏幕上的控制电路，增大开口率，提升显示屏幕的显示亮度。
对于电视等显示设备在实现分时刷新机制时只需要对应调整屏幕结构以及芯片控制方法即可。而对于VR设备来说，由于头部运动的存在，用户在不同时刻看到的画面扭曲程度也应该不同，在使用分时刷新机制时，一帧内显示的图像刷新时序发生了变化，用户头部若发生运动，VR设备显示的图像可能出现帧内延迟，影响VR设备显示的流畅性，用户体验较差；若不使用分时刷新机制，则无法提升屏幕的开口率，导致屏幕显示亮度较低，影响显示效果。
发明内容
本公开实施例的目的在于提供一种虚拟现实设备的图像显示方法、装置、存储介质及电子设备，用以解决现有技术中VR设备的分时刷新机制与开口率之间的矛盾。
本公开的实施例采用如下技术方案：一种虚拟现实设备的图像显示方法，包括：根据虚拟现实VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵，其中，所述第一图像为VR设备待显示的下一帧图像，所述分区图像为在所述第一图像中的所有像素行按照预设时段数进行分时刷新时，每个时段所刷新的像素行组成的图像；根据每个所述分区图像在所述第一图像中的第一齐次坐标、每个所述分区图像的所述起始旋转矩阵和所述终止旋转矩阵，确定每个所述分区图像的第二齐次坐标，以形成每个所述分区图像的显示图像；在显示所述第一图像时，依次显示每个所述分区图像的显示图像。
进一步，所述根据VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵，包括：获取所述VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、所述VR设备从当前姿态变化至所述分区图像刷新开始时的第一预测姿态的第一时间差，以及所述VR设备从当前姿态变化至所述分区图像刷新结束时的第二预测姿态的第二时间差；基于所述四元数组、所述角速度分量、所述第一时间差以及所述第二时间差，分别确定所述VR设备从当前姿态变化至所述第一预测姿态时的第一转动四元数组以及所述VR设备从当前姿态变化至第二预测姿态时的第二转动四元数组；根据所述第一转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第一预测姿态下的所述起始旋转矩阵，根据所述第二转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第二预测姿态下的所述终止旋转矩阵。
进一步，所述根据VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵，包括：获取所述VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、所述VR设备从当前姿态变化至所述第一图像刷新开始时的第三预测姿态的第三时间差，以及所述VR设备从当前姿态变化至所述第一图像刷新结束时的第四预测姿态的第四时间差；基于所述四元数组、所述角速度分量、所述第三时间差以及所述第四时间差，分别确定所述VR设备从当前姿态变化至所述第三预测姿态时的第三转动四元数组以及所述VR设备从当前姿态变化至第四预测姿态时的第四转动四元数组；根据所述第三转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第三预测姿态下的第三起始旋转矩阵，根据所述第四转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第四预测姿态下的第四旋转矩阵；根据所述预设时段数对所述第三起始旋转矩阵和所述第四旋转矩阵进行插值处理，以得到每个所述分区图像在刷新开始时的所述起始旋转矩阵以及在刷新结束时的所述终止旋转矩阵。
进一步，所述根据每个所述分区图像在所述第一图像中的第一齐次坐标、每个所述分区图像的所述起始旋转矩阵和所述终止旋转矩阵，确定每个所述分区图像的第二齐次坐标，以形成每个所述分区图像的显示图像，包括：根据如下公式确定所述第二齐次坐标；
Figure BDA0002801596860000031
其中，(xn,yn,zn,wn)为所述分区图像在所述第一图像中的第一齐次坐标；(x′n,y′n,z′n,w′n)为所述分区图像的第二齐次坐标；M为预设时段数；n代表分区图像，且n＝1，2，……，M；Matrixn start为第n个分区图像的起始旋转矩阵，Matrixn end为第n个分区图像的终止旋转矩阵。
本公开的实施例还提供了一种虚拟现实设备的图像显示装置，其特征在于，包括：第一确定模块，用于根据虚拟现实VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵，其中，所述第一图像为VR设备待显示的下一帧图像，所述分区图像为在所述第一图像中的所有像素行按照预设时段数进行分时刷新时，每个时段所刷新的像素行组成的图像；第二确定模块，用于根据每个所述分区图像在所述第一图像中的第一齐次坐标、每个所述分区图像的所述起始旋转矩阵和所述终止旋转矩阵，确定每个所述分区图像的第二齐次坐标，以形成每个所述分区图像的显示图像；显示模块，用于在显示所述第一图像时，依次显示每个所述分区图像的显示图像。
进一步，所述第一确定模块，具体用于：获取所述VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、所述VR设备从当前姿态变化至所述分区图像刷新开始时的第一预测姿态的第一时间差，以及所述VR设备从当前姿态变化至所述分区图像刷新结束时的第二预测姿态的第二时间差；基于所述四元数组、所述角速度分量、所述第一时间差以及所述第二时间差，分别确定所述VR设备从当前姿态变化至所述第一预测姿态时的第一转动四元数组以及所述VR设备从当前姿态变化至第二预测姿态时的第二转动四元数组；根据所述第一转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第一预测姿态下的所述起始旋转矩阵，根据所述第二转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第二预测姿态下的所述终止旋转矩阵。
进一步，所述第一确定模块，具体用于：获取所述VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、所述VR设备从当前姿态变化至所述第一图像刷新开始时的第三预测姿态的第三时间差，以及所述VR设备从当前姿态变化至所述第一图像刷新结束时的第四预测姿态的第四时间差；基于所述四元数组、所述角速度分量、所述第三时间差以及所述第四时间差，分别确定所述VR设备从当前姿态变化至所述第三预测姿态时的第三转动四元数组以及所述VR设备从当前姿态变化至第四预测姿态时的第四转动四元数组；根据所述第三转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第三预测姿态下的第三起始旋转矩阵，根据所述第四转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第四预测姿态下的第四旋转矩阵；根据所述预设时段数对所述第三起始旋转矩阵和所述第四旋转矩阵进行插值处理，以得到每个所述分区图像在刷新开始时的所述起始旋转矩阵以及在刷新结束时的所述终止旋转矩阵。
进一步，所述第二确定模块，具体用于：根据如下公式确定所述第二齐次坐标；
Figure BDA0002801596860000041
其中，(xn,yn,zn,wn)为所述分区图像在所述第一图像中的第一齐次坐标；(x′n,y′n,z′n,w′n)为所述分区图像的第二齐次坐标；M为预设时段数；n代表分区图像，且n＝1，2，……，M；Matrixn start为第n个分区图像的起始旋转矩阵，Matrixn end为第n个分区图像的终止旋转矩阵。
本公开的实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，在所述计算机程序被处理器执行时，执行上述的虚拟现实设备的图像显示方法的步骤。
本公开的实施例还提供了一种电子设备，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现上述的虚拟现实设备的图像显示方法的步骤。
本公开实施例的有益效果在于：通过同时考虑VR设备的运动姿态以及屏幕分段的刷新时序，使VR设备在显示下一帧图像时按照刷新次序依次刷新显示该图像对应的各个分区图像，使图像的刷新效果满足用户头部的运动姿态变化，在使用分数刷新机制提升屏幕开口率的同时，降低了帧内延迟情况的出现，提升了VR设备显示的流畅性，使用户拥有更好的使用体验。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开第一实施例中虚拟现实设备的图像显示方法的流程图；
图2为分时刷新机制示意图；
图3为本公开第一实施例中第一图像示意图；
图4为本公开第一实施例中分区图像示意图；
图5为本公开第一实施例中最终显示效果示意图；
图6为本公开第一实施例中实际渲染效果示意图；
图7为本公开第二实施例中虚拟现实设备的图像显示装置的结构示意图；
图8为本公开第四实施例中电子设备的结构示意图。
具体实施方式
此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。
应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。
通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。
还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。
本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。
为了解决现有技术中存在的问题，本公开第一实施例提供了一种虚拟现实设备的图像显示方法，其流程图如图1所示，主要包括步骤S1至S3：
S1，根据虚拟现实VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵。
分时刷新的机制为将一帧图像的刷新时间分为预设的多个时段数，并按照时段数量将每帧图像的所有像素行进行分区，每间隔时段数量对应的像素行属于同一个分区，一帧图像所分成的分区数量与时段数量相同，在分时刷新时，将一阵图像的刷新时间基于时段数量等分，每一个等分后的时间段内分别刷新一个分区。如图2所示，假设一帧图像的刷新时间为11.11毫秒(ms)，预设时段数为2，标记有1的像素行在前5.5555ms内逐行刷新，标记有2的像素行在后5.5555ms内逐行刷新，通过分时刷新的机制减少了控制电路的设置，提升了屏幕的开口率，进而提升了显示屏幕的显示亮度。
本实施例中第一图像为VR设备将要显示的下一帧图像，分区图像为基于预设时段数所确定的每个分区对应显示的图像，本实施例以预设时段数为4，一帧图像的刷新时间为11.11ms进行说明。在预设时段数为4时，第一图像即对应分成四个分区，每个分区的刷新时间均为11.11ms的四分之一，并且每个分区之间存在刷新顺序的限制，第一图像中第一行像素所在的分区为第一分区，第二行像素所在的分区为第二分区，以此类推，在每个分区图像刷新时也按照第一分区、第二分区直至第四分区的顺序进行。
从VR设备获取当前传感器的姿态(pose1)开始渲染到屏幕的刷新显示存在一定系统延时，为了降低延时对显示效果的影响，当一帧渲染进程开始时VR设备会根据当前姿态预测画面最终显示时的姿态(pose2)，因此，通过在pose1下直接渲染pose2所对应显示的帧图像，即可降低显示延迟。本实施例则通过预测各个分区图像在刷新开始和刷新结束时的姿态，来完成对各个分区图像显示内容的确定，本实施例主要针对头部发生运动时的图像刷新效果所进行的优化，即VR设备所显示的图像内容可能保持不变，实际上是图像与用户头部之间相对位置所发生的变化。
VR设备的当前姿态可以通过四元数组(w,(x,y,z))、角速度分量Angularspeedx、Angularspeedy、Angularspeedz进行表示，其中，x，y和z分别表示在三维坐标系中x轴、y轴和z轴上的坐标值，w则为四元数组中的虚数；基于每个分区图像的刷新时间段，确定VR设备从当前姿态变化至分区图像刷新开始时的第一预测姿态的第一时间差，以及VR设备从当前姿态变化至分区图像刷新结束时的第二预测姿态的第二时间差，之后即可根据四元数组、角速度分量、第一时间差以及第二时间差，分别确定每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵，用以表示每个分区图像在刷新开始以及刷新结束时VR设备的具体姿态情况。
下面结合公式详细说明第一分区图像的起始旋转矩阵的计算过程，其对应的终止旋转矩阵以及其他分区的起始旋转矩阵以及终止旋转矩阵的计算方式均相同，只需要对应调整时间差即可。
首先，根据角速度分量以及VR设备从当前姿态变化至第一分区图像刷新开始的第一时间差Time确定第一时间差内的旋转角度Angle：
Angle＝Angularspeed×Time； (1)
其中，
Figure BDA0002801596860000081
基于第一时间差内的旋转角度Angle，即可确定VR设备从当前姿态变化至第一预测姿态时的第一转动四元数组Quatangle：
Quatangle.w＝cos(Angle/2)
Quatangle.x＝(Angularspeedx/Angularspeed)sin(Angle/2)
Quatangle.y＝(Angularspeedy/Angularspeed)sin(Angle/2)
Quatangle.z＝(Angularspeedz/Angularspeed)sin(Angle/2) (3)
根据第一转动四元数组Quatangle以及VR设备在当前姿态下的四元数组即可确定一Quat2用以表示第一预测姿态：
Quat2＝Quat1*Quatangle (4)
其中，Quat2表示第一预测姿态，Quat1则用以表示VR设备的当前姿态。在确定Quat2后即可将其转换为矩阵形式，得到第一分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵Matrix1 start，对应地，第一分区图像在刷新结束时的终止旋转矩阵为Matrix1 end，第二分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵则为Matrix2 start，以此类推。
在实际使用时，为了减少运算量，可以基于上述公式(1)至(4)计算VR设备从当前姿态变化至第一图像刷新开始和结束时对应的旋转矩阵，即首先获取VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、VR设备从当前姿态变化至第一图像刷新开始时的第三预测姿态的第三时间差，以及VR设备从当前姿态变化至第一图像刷新结束时的第四预测姿态的第四时间差；再基于四元数组、角速度分量、第三时间差以及第四时间差，分别确定VR设备从当前姿态变化至第三预测姿态时的第三转动四元数组以及VR设备从当前姿态变化至第四预测姿态时的第四转动四元数组；然后根据第三转动四元数组以及VR设备在当前姿态下的四元数组，确定VR设备在第三预测姿态下的第三起始旋转矩阵Matrixpose start，根据第四转动四元数组以及VR设备在当前姿态下的四元数组，确定VR设备在第四预测姿态下的第四旋转矩阵Matrixpose end；最后，通过对Matrixpose start和Matrixpose end进行插值的方式确定各个分区图像的起始旋转矩阵Matrixn start和终止旋转矩阵Matrixn end，具体计算公式如公式(5)和(6)所示：
Figure BDA0002801596860000091
Figure BDA0002801596860000092
其中，M为预设时段数，即总分区个数，n代表相应分区，其取值为1，2，……，M；Matrixn start为第n个分区的起始旋转矩阵，Matrixn end则为第n个分区的终止旋转矩阵，Matrixpose start即为第一图像的起始旋转矩阵(即第三旋转矩阵)，Matrixpose end即为第一图像的终止旋转矩阵(即第四旋转矩阵)。
需要注意的是，上述两种计算各个分区图像的起始旋转矩阵和终止旋转矩阵的方式最终计算出的结果相同，在实际使用时可以选择任意一种方式进行各个分区图像的起始旋转矩阵和终止旋转矩阵的计算。
S2，根据每个分区图像在第一图像中的第一齐次坐标、每个分区图像的起始旋转矩阵和终止旋转矩阵，确定每个分区图像的第二齐次坐标，以形成每个分区图像的显示图像。
本实施例中第一齐次坐标用于表示每个分区图像在第一图像中的位置信息，其中，可以使用每个分区图像的顶点在第一图像中的齐次坐标来作为相应分区图像的第一齐次坐标，而每个分区图像的顶点则可根据实际需求自主设定数量，例如将第一分区的长和宽分别均分为十份，则第一分区被分割为一百个子方块，将每个子方块左上角的顶点对应在第一图像内的一百个齐次坐标统一作为第一分区的第一齐次坐标，在后续计算过程中则使用上述一百个齐次坐标进行计算。
在确定每个分区图像的第一齐次坐标后，基于每个分区图像的起始旋转矩阵和终止旋转矩阵，确定每个分区图像在实际进行显示时对应显示的位置以及扭曲的变化情况，即确定每个分区图像的第二齐次坐标，并根据每个分区图像中像素行在第一图像中的像素值，即可得到每个分区图像的显示图像的具体内容。参考图3和图4，图3为第一图像当前需要展示的内容(三角形)，按照预设时间段M对第一图像进行分区，以M＝4为例，每隔M-1行(即3行)进行一次像素行抽取，形成对应分区图像(即图3中具有相同数字标记的像素行归属同一分区)，基于每个分区的起始旋转矩阵和终止旋转矩阵并参照刷新位置对上述像素行重新进行排布后，即可得到用于分时刷新显示器的图片，如图4所示，其中，图4共有四个分区，每个分区图像均为一个三角形，即分时刷新时需要依次进行显示的图像内容。
具体地，可根据如下公式确定每个分区图像的第二齐次坐标：
Figure BDA0002801596860000101
其中，(xn,yn,zn,wn)为分区图像在第一图像中的第一齐次坐标；(x′n,y′n,z′n,w′n)为分区图像的第二齐次坐标；Matrixn start为第n个分区图像的起始旋转矩阵，Matrixn end为第n个分区图像的终止旋转矩阵。
S3，在显示第一图像时，依次显示每个分区图像的显示图像。
在实际显示的过程中，基于每个分区图像的实际显示内容，在第一图像的刷新过程中，在第一个四分之一帧所对应的时间段内依次进行第一分区图像的刷新，在第一分区图像刷新完毕的基础上，在第二个四分之一帧所对应的时间段内进行第二分区图像的刷新，以此类推直至第四分区图像刷新完毕，最终形成的显示效果如图5所示。
需要了解的是，由于在屏幕刷新的过程中用户头部发生了姿态的变化，导致用户在不同时刻随着不同分区的刷新应当看到的是不同的像素行数，结合头部的运动，最终显示的图像就是带有“错位”效果的。图6示出了在实际渲染过程中四分区时像素行间扭曲程度的差异，以1600*1600的屏幕为例，其归属于第一分区的像素行(图6中第一行像素)与归属于第四分区的像素行(图6中第四行像素)的边缘在垂直位置上相差了20个像素，结合分时刷新的机制，图6中第二行像素与第一行像素之间在垂直位置上应当相差5个像素，第三行像素与第二行像素之间在垂直位置上也应当相差5个像素。
基于此，本实施例通过将原本需要在一帧时间内刷新一次的第一图像，调整为每间隔四分之一帧刷新一次分区图像，使图像的刷新效果满足用户头部的运动姿态变化，在使用分数刷新机制提升屏幕开口率的同时，降低了帧内延迟情况的出现，提升了VR设备显示的流畅性，使用户拥有更好的使用体验。
本公开第二实施例提供了一种虚拟现实设备的图像显示装置，该显示装置可以安装于任意一种VR设备内，同时VR设备还具有一个或多个传感器以获取自身的姿态情况，并及时感知用户在佩戴VR设备时发生的运动情况。具体地，本实施例的图像显示装置的结构示意图如图7所示，主要包括第一确定模块10用于根据虚拟现实VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵，其中，第一图像为VR设备待显示的下一帧图像，分区图像为在第一图像中的所有像素行按照预设时段数进行分时刷新时，每个时段所刷新的像素行组成的图像；第二确定模块20用于根据每个分区图像在第一图像中的第一齐次坐标、每个分区图像的起始旋转矩阵和终止旋转矩阵，确定每个分区图像的第二齐次坐标，以形成每个分区图像的显示图像；显示模块30用于在显示第一图像时，依次显示每个分区图像的显示图像。
具体地，第一确定模块10根据角速度分量以及VR设备从当前姿态变化至第一分区图像刷新开始的第一时间差Time确定第一时间差内的旋转角度Angle：
Angle＝Angularspeed×Time； (1)
其中，
Figure BDA0002801596860000111
然后基于第一时间差内的旋转角度Angle，即可确定VR设备从当前姿态变化至第一预测姿态时的第一转动四元数组Quatangle：
Quatangle.w＝cos(Angle/2)
Quatangle.x＝(Angularspeedx/Angularspeed)sin(Angle/2)
Quatangle.y＝(Angularspeedy/Angularspeed)sin(Angle/2)
Quatangle.z＝(Angularspeedz/Angularspeed)sin(Angle/2) (3)
再根据第一转动四元数组Quatangle以及VR设备在当前姿态下的四元数组即可确定一Quat2用以表示第一预测姿态：
Quat2＝Quat1*Quatangle (4)
其中，Quat2表示第一预测姿态，Quat1则用以表示VR设备的当前姿态。在确定Quat2后即可将其转换为矩阵形式，得到第一分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵Matrix1 start，对应地，第一分区图像在刷新结束时的终止旋转矩阵为Matrix1 end，第二分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵则为Matrix2 start，以此类推。
在实际使用时，为了减少运算量，第一确定模块10可以基于上述公式(1)至(4)计算VR设备从当前姿态变化至第一图像刷新开始和结束时对应的旋转矩阵，即首先获取VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、VR设备从当前姿态变化至第一图像刷新开始时的第三预测姿态的第三时间差，以及VR设备从当前姿态变化至第一图像刷新结束时的第四预测姿态的第四时间差；再基于四元数组、角速度分量、第三时间差以及第四时间差，分别确定VR设备从当前姿态变化至第三预测姿态时的第三转动四元数组以及VR设备从当前姿态变化至第四预测姿态时的第四转动四元数组；然后根据第三转动四元数组以及VR设备在当前姿态下的四元数组，确定VR设备在第三预测姿态下的第三起始旋转矩阵Matrixpose start，根据第四转动四元数组以及VR设备在当前姿态下的四元数组，确定VR设备在第四预测姿态下的第四旋转矩阵Matrixpose end；最后，通过对Matrixpose start和Matrixpose end进行插值的方式确定各个分区图像的起始旋转矩阵Matrixn start和终止旋转矩阵Matrixn end，具体计算公式如公式(5)和(6)所示：
Figure BDA0002801596860000131
Figure BDA0002801596860000132
其中，M为预设时段数，即总分区个数，n代表相应分区，其取值为1，2，……，M；Matrixn start为第n个分区的起始旋转矩阵，Matrixn end则为第n个分区的终止旋转矩阵，Matrixpose start即为第一图像的起始旋转矩阵(即第三旋转矩阵)，Matrixpose end即为第一图像的终止旋转矩阵(即第四旋转矩阵)。
需要注意的是，第一确定模块10使用上述两种计算各个分区图像的起始旋转矩阵和终止旋转矩阵的方式最终计算出的结果相同，在实际使用时可以选择任意一种方式进行各个分区图像的起始旋转矩阵和终止旋转矩阵的计算。
第二确定模块20基于每个分区图像的第一齐次坐标、起始旋转矩阵和终止旋转矩阵，确定每个分区图像在实际进行显示时对应显示的位置以及扭曲的变化情况，即确定每个分区图像的第二齐次坐标，并根据每个分区图像中像素行在第一图像中的像素值，即可得到每个分区图像的显示图像的具体内容。
具体地，第二确定模块20可根据如下公式确定每个分区图像的第二齐次坐标：
Figure BDA0002801596860000133
其中，(xn,yn,zn,wn)为分区图像在第一图像中的第一齐次坐标；(x′n,y′n,z′n,w′n)为分区图像的第二齐次坐标；Matrixn start为第n个分区图像的起始旋转矩阵，Matrixn end为第n个分区图像的终止旋转矩阵。
在显示模块30进行实际显示的过程中，基于每个分区图像的实际显示内容，在第一图像的刷新过程中，在第一个四分之一帧所对应的时间段内依次进行第一分区图像的刷新，在第一分区图像刷新完毕的基础上，在第二个四分之一帧所对应的时间段内进行第二分区图像的刷新，以此类推直至第四分区图像刷新完毕，最终形成的显示效果如图5所示。
需要了解的是，由于在屏幕刷新的过程中用户头部发生了姿态的变化，导致用户在不同时刻随着不同分区的刷新应当看到的是不同的像素行数，结合头部的运动，最终显示的图像就是带有“错位”效果的。基于此，本实施例通过将原本需要在一帧时间内刷新一次的第一图像，调整为每间隔四分之一帧刷新一次分区图像，使图像的刷新效果满足用户头部的运动姿态变化，在使用分数刷新机制提升屏幕开口率的同时，降低了帧内延迟情况的出现，提升了VR设备显示的流畅性，使用户拥有更好的使用体验。
本公开第三实施例提供了一种存储介质，该存储介质可安装于物联网的任意一个节点中，其具体为计算机可读介质，存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本公开任意实施例提供的方法，包括如下步骤S31至S33：
S31，根据虚拟现实VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵，其中，第一图像为VR设备待显示的下一帧图像，分区图像为在第一图像中的所有像素行按照预设时段数进行分时刷新时，每个时段所刷新的像素行组成的图像；
S32，根据每个分区图像在第一图像中的第一齐次坐标、每个分区图像的起始旋转矩阵和终止旋转矩阵，确定每个分区图像的第二齐次坐标，以形成每个分区图像的显示图像；
S33，在显示第一图像时，依次显示每个分区图像的显示图像。
计算机程序被处理器执行根据VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵时，具体被处理器执行如下步骤：获取VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、VR设备从当前姿态变化至分区图像刷新开始时的第一预测姿态的第一时间差，以及VR设备从当前姿态变化至分区图像刷新结束时的第二预测姿态的第二时间差；基于四元数组、角速度分量、第一时间差以及第二时间差，分别确定VR设备从当前姿态变化至第一预测姿态时的第一转动四元数组以及VR设备从当前姿态变化至第二预测姿态时的第二转动四元数组；根据第一转动四元数组以及VR设备在当前姿态下的四元数组，确定VR设备在第一预测姿态下的起始旋转矩阵，根据第二转动四元数组以及VR设备在当前姿态下的四元数组，确定VR设备在第二预测姿态下的终止旋转矩阵。
计算机程序被处理器执行根据VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵时，具体被处理器执行如下步骤：获取VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、VR设备从当前姿态变化至第一图像刷新开始时的第三预测姿态的第三时间差，以及VR设备从当前姿态变化至第一图像刷新结束时的第四预测姿态的第四时间差；基于四元数组、角速度分量、第三时间差以及第四时间差，分别确定VR设备从当前姿态变化至第三预测姿态时的第三转动四元数组以及VR设备从当前姿态变化至第四预测姿态时的第四转动四元数组；根据第三转动四元数组以及VR设备在当前姿态下的四元数组，确定VR设备在第三预测姿态下的第三起始旋转矩阵，根据第四转动四元数组以及VR设备在当前姿态下的四元数组，确定VR设备在第四预测姿态下的第四旋转矩阵；根据预设时段数对第三起始旋转矩阵和第四旋转矩阵进行插值处理，以得到每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵。
计算机程序被处理器执行根据每个分区图像在第一图像中的第一齐次坐标、每个分区图像的起始旋转矩阵和终止旋转矩阵，确定每个分区图像的第二齐次坐标，以形成每个分区图像的显示图像时，具体被处理器执行如下步骤：根据如下公式确定第二齐次坐标；
Figure BDA0002801596860000151
其中，(xn,yn,zn,wn)为分区图像在第一图像中的第一齐次坐标；(x′n,y′n,z′n,w′n)为分区图像的第二齐次坐标；M为预设时段数；n代表分区图像，且n＝1，2，……，M；Matrixn start为第n个分区图像的起始旋转矩阵，Matrixn end为第n个分区图像的终止旋转矩阵。
本实施例通过同时考虑VR设备的运动姿态以及屏幕分段的刷新时序，使VR设备在显示下一帧图像时按照刷新次序依次刷新显示该图像对应的各个分区图像，使图像的刷新效果满足用户头部的运动姿态变化，在使用分数刷新机制提升屏幕开口率的同时，降低了帧内延迟情况的出现，提升了VR设备显示的流畅性，使用户拥有更好的使用体验。
本公开的第四实施例提供了一种电子设备，该电子设备可以作为物联网中的终端节点使用，其结构示意图如图8所示，至少包括存储器100和处理器200，存储器100上存储有计算机程序，处理器200在执行存储器100上的计算机程序时实现本公开任意实施例提供的方法。示例性的，电子设备计算机程序步骤如下S41至S43：
S41，根据虚拟现实VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵，其中，第一图像为VR设备待显示的下一帧图像，分区图像为在第一图像中的所有像素行按照预设时段数进行分时刷新时，每个时段所刷新的像素行组成的图像；
S42，根据每个分区图像在第一图像中的第一齐次坐标、每个分区图像的起始旋转矩阵和终止旋转矩阵，确定每个分区图像的第二齐次坐标，以形成每个分区图像的显示图像；
S43，在显示第一图像时，依次显示每个分区图像的显示图像。
处理器在执行存储器上存储的根据VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵时，具体执行如下计算机程序：获取VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、VR设备从当前姿态变化至分区图像刷新开始时的第一预测姿态的第一时间差，以及VR设备从当前姿态变化至分区图像刷新结束时的第二预测姿态的第二时间差；基于四元数组、角速度分量、第一时间差以及第二时间差，分别确定VR设备从当前姿态变化至第一预测姿态时的第一转动四元数组以及VR设备从当前姿态变化至第二预测姿态时的第二转动四元数组；根据第一转动四元数组以及VR设备在当前姿态下的四元数组，确定VR设备在第一预测姿态下的起始旋转矩阵，根据第二转动四元数组以及VR设备在当前姿态下的四元数组，确定VR设备在第二预测姿态下的终止旋转矩阵。
处理器在执行存储器上存储的根据VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵时，具体执行如下计算机程序：获取VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、VR设备从当前姿态变化至第一图像刷新开始时的第三预测姿态的第三时间差，以及VR设备从当前姿态变化至第一图像刷新结束时的第四预测姿态的第四时间差；基于四元数组、角速度分量、第三时间差以及第四时间差，分别确定VR设备从当前姿态变化至第三预测姿态时的第三转动四元数组以及VR设备从当前姿态变化至第四预测姿态时的第四转动四元数组；根据第三转动四元数组以及VR设备在当前姿态下的四元数组，确定VR设备在第三预测姿态下的第三起始旋转矩阵，根据第四转动四元数组以及VR设备在当前姿态下的四元数组，确定VR设备在第四预测姿态下的第四旋转矩阵；根据预设时段数对第三起始旋转矩阵和第四旋转矩阵进行插值处理，以得到每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵。
处理器在执行存储器上存储的根据每个分区图像在第一图像中的第一齐次坐标、每个分区图像的起始旋转矩阵和终止旋转矩阵，确定每个分区图像的第二齐次坐标，以形成每个分区图像的显示图像时，具体执行如下计算机程序：根据如下公式确定第二齐次坐标；
Figure BDA0002801596860000171
其中，(xn,yn,zn,wn)为分区图像在第一图像中的第一齐次坐标；(x′n,y′n,z′n,w′n)为分区图像的第二齐次坐标；M为预设时段数；n代表分区图像，且n＝1，2，……，M；Matrixn start为第n个分区图像的起始旋转矩阵，Matrixn end为第n个分区图像的终止旋转矩阵。
本实施例通过同时考虑VR设备的运动姿态以及屏幕分段的刷新时序，使VR设备在显示下一帧图像时按照刷新次序依次刷新显示该图像对应的各个分区图像，使图像的刷新效果满足用户头部的运动姿态变化，在使用分数刷新机制提升屏幕开口率的同时，降低了帧内延迟情况的出现，提升了VR设备显示的流畅性，使用户拥有更好的使用体验。
以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种虚拟现实设备的图像显示方法，其特征在于，包括：
根据虚拟现实VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵，其中，所述第一图像为VR设备待显示的下一帧图像，所述分区图像为在所述第一图像中的所有像素行按照预设时段数进行分时刷新时，每个时段所刷新的像素行组成的图像；
根据每个所述分区图像在所述第一图像中的第一齐次坐标、每个所述分区图像的所述起始旋转矩阵和所述终止旋转矩阵，确定每个所述分区图像的第二齐次坐标，以形成每个所述分区图像的显示图像；
在显示所述第一图像时，依次显示每个所述分区图像的显示图像。
2.根据权利要求1所述的图像显示方法，其特征在于，所述根据VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵，包括：
获取所述VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、所述VR设备从当前姿态变化至所述分区图像刷新开始时的第一预测姿态的第一时间差，以及所述VR设备从当前姿态变化至所述分区图像刷新结束时的第二预测姿态的第二时间差；
基于所述四元数组、所述角速度分量、所述第一时间差以及所述第二时间差，分别确定所述VR设备从当前姿态变化至所述第一预测姿态时的第一转动四元数组以及所述VR设备从当前姿态变化至第二预测姿态时的第二转动四元数组；
根据所述第一转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第一预测姿态下的所述起始旋转矩阵，根据所述第二转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第二预测姿态下的所述终止旋转矩阵。
3.根据权利要求1所述的图像显示方法，其特征在于，所述根据VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵，包括：
获取所述VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、所述VR设备从当前姿态变化至所述第一图像刷新开始时的第三预测姿态的第三时间差，以及所述VR设备从当前姿态变化至所述第一图像刷新结束时的第四预测姿态的第四时间差；
基于所述四元数组、所述角速度分量、所述第三时间差以及所述第四时间差，分别确定所述VR设备从当前姿态变化至所述第三预测姿态时的第三转动四元数组以及所述VR设备从当前姿态变化至第四预测姿态时的第四转动四元数组；
根据所述第三转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第三预测姿态下的第三起始旋转矩阵，根据所述第四转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第四预测姿态下的第四旋转矩阵；
根据所述预设时段数对所述第三起始旋转矩阵和所述第四旋转矩阵进行插值处理，以得到每个所述分区图像在刷新开始时的所述起始旋转矩阵以及在刷新结束时的所述终止旋转矩阵。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像显示方法，其特征在于，所述根据每个所述分区图像在所述第一图像中的第一齐次坐标、每个所述分区图像的所述起始旋转矩阵和所述终止旋转矩阵，确定每个所述分区图像的第二齐次坐标，以形成每个所述分区图像的显示图像，包括：
根据如下公式确定所述第二齐次坐标；
Figure FDA0002801596850000021
其中，(xn,yn,zn,wn)为所述分区图像在所述第一图像中的第一齐次坐标；(x′n,y′n,z′n,w′n)为所述分区图像的第二齐次坐标；M为预设时段数；n代表分区图像，且n＝1，2，……，M；Matrixn start为第n个分区图像的起始旋转矩阵，Matrixn end为第n个分区图像的终止旋转矩阵。
5.一种虚拟现实设备的图像显示装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于根据虚拟现实VR设备当前姿态依次确定第一图像中每个分区图像在刷新开始时的起始旋转矩阵以及在刷新结束时的终止旋转矩阵，其中，所述第一图像为VR设备待显示的下一帧图像，所述分区图像为在所述第一图像中的所有像素行按照预设时段数进行分时刷新时，每个时段所刷新的像素行组成的图像；
第二确定模块，用于根据每个所述分区图像在所述第一图像中的第一齐次坐标、每个所述分区图像的所述起始旋转矩阵和所述终止旋转矩阵，确定每个所述分区图像的第二齐次坐标，以形成每个所述分区图像的显示图像；
显示模块，用于在显示所述第一图像时，依次显示每个所述分区图像的显示图像。
6.根据权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于：
获取所述VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、所述VR设备从当前姿态变化至所述分区图像刷新开始时的第一预测姿态的第一时间差，以及所述VR设备从当前姿态变化至所述分区图像刷新结束时的第二预测姿态的第二时间差；
基于所述四元数组、所述角速度分量、所述第一时间差以及所述第二时间差，分别确定所述VR设备从当前姿态变化至所述第一预测姿态时的第一转动四元数组以及所述VR设备从当前姿态变化至第二预测姿态时的第二转动四元数组；
根据所述第一转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第一预测姿态下的所述起始旋转矩阵，根据所述第二转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第二预测姿态下的所述终止旋转矩阵。
7.根据权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于：
获取所述VR设备在当前姿态下的四元数组、角速度分量、所述VR设备从当前姿态变化至所述第一图像刷新开始时的第三预测姿态的第三时间差，以及所述VR设备从当前姿态变化至所述第一图像刷新结束时的第四预测姿态的第四时间差；
基于所述四元数组、所述角速度分量、所述第三时间差以及所述第四时间差，分别确定所述VR设备从当前姿态变化至所述第三预测姿态时的第三转动四元数组以及所述VR设备从当前姿态变化至第四预测姿态时的第四转动四元数组；
根据所述第三转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第三预测姿态下的第三起始旋转矩阵，根据所述第四转动四元数组以及所述VR设备在当前姿态下的四元数组，确定所述VR设备在所述第四预测姿态下的第四旋转矩阵；
根据所述预设时段数对所述第三起始旋转矩阵和所述第四旋转矩阵进行插值处理，以得到每个所述分区图像在刷新开始时的所述起始旋转矩阵以及在刷新结束时的所述终止旋转矩阵。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述第二确定模块，具体用于：
根据如下公式确定所述第二齐次坐标；
Figure FDA0002801596850000041
其中，(xn,yn,zn,wn)为所述分区图像在所述第一图像中的第一齐次坐标；(x′n,y′n,z′n,w′n)为所述分区图像的第二齐次坐标；M为预设时段数；n代表分区图像，且n＝1，2，……，M；Matrixn start为第n个分区图像的起始旋转矩阵，Matrixn end为第n个分区图像的终止旋转矩阵。
9.一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的图像显示方法的步骤。
10.一种虚拟现实设备，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述的图像显示方法的步骤。
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