CN115343023B - Ar几何光波导重影标定方法、装置、设备和介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供AR几何光波导重影标定方法、装置、设备和介质，涉及光学测量领域。AR几何光波导重影标定方法结合不同显示单元的结构相关参数显示水平视场角和测量阵列面的光学参数值得到与显示单元相关的单像素视场角，然后根据测量阵列面的角度偏移值和对应的单像素视场角得到该显示单元对应的像素偏移值。即本实施例中标定的是几何光波导的光学阵列面的平行度引起的显示单元的显示像素变化，能够直观地标定显示单元的画面重影程度，可以结合显示单元的分辨率与像素偏移值判断重影对画面显示的影响程度。并且进一步地，像素偏移值能够反应光波导的生产工艺性能，便于提升几何光波导量产的效率和工艺性能。

Description

AR几何光波导重影标定方法、装置、设备和介质

技术领域

本发明涉及光学测量领域，尤其涉及AR几何光波导重影标定方法、装置、设备和介质。

背景技术

增强现实（Augmented Reality，AR）技术是一种利用显示芯片、摄像设备、传感器等设备，对现实影像的位置进行感知和计算，再将虚拟影像叠加到现实影像上从而实现虚拟和现实相拼合的计算机技术。AR技术通过多个级联光学阵列面形成几何光波导，使虚拟信息和真实环境同步进入人眼，实现增强现实显示。

但是AR几何光波导内的光学阵列面的平行度对显示画面的显示效果至关重要，如果光学阵列面没有严格平行会导致显示视场画面出现重影，影响用户观看体验。区别于传统光学器件，AR几何光波导的光学阵列面均在光波导器件内部，加工成型后不利于二次加工修正，因此在量产前需要根据几何光波导内光学阵列面的平行度评估生产工艺，以降低次品率。

相关技术中，对几何光波导的光学性能评估可以通过对几何光波导内光学阵列面与预设平行角度之间的偏移角度进行标定。但是这种对偏移角度的标定不能直观地表述显示单元的画面重影程度，一般来说，对于不同分辨率的显示器，同样的偏移角度对画面显示的影响程度并不相同。因此，如何直观地标定几何光波导的光学性能，以评估该光学性能对画面显示的影响程度，成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例的主要目的在于提出AR几何光波导重影标定方法、装置、设备和介质，能够直观地标定几何光波导的光学性能，以评估该光学性能对画面显示的影响程度，提升产品量产效率。

为实现上述目的，本申请实施例的第一方面提出了一种AR几何光波导重影标定方法，包括：

获取显示单元的显示水平视场角；

基于测量阵列面的光学参数值和所述显示水平视场角计算得到所述显示单元的单像素视场角；

获取承接屏的出射光斑的位置图像，所述出射光斑由显示单元或激光器发射的测量光信号在所述几何光波导内传输后出射形成；

根据所述位置图像计算得到所述出射光斑的位置信息，并根据所述位置信息计算得到所述测量阵列面的角度偏移值；

根据所述角度偏移值和所述单像素视场角标定所述测量阵列面的像素偏移值，所述像素偏移值用于表征所述几何光波导的光学性能，所述光学性能为所述测量阵列面的平行度。

在一实施例中，所述获取显示单元的显示水平视场角，包括：

获取所述显示单元的显示尺寸和径向视场角，所述显示尺寸包括：水平显示尺寸和垂直显示尺寸；

基于所述水平显示尺寸、所述垂直显示尺寸和所述径向视场角计算得到所述显示水平视场角；

表示为：

其中，W表示所述水平显示尺寸，H表示所述垂直显示尺寸，FOV_H表示所述显示水平视场角，FOV_D表示所述径向视场角。

在一实施例中，所述测量阵列面的光学参数值为所述测量阵列面的光学折射率；所述基于测量阵列面的光学参数值和所述显示水平视场角计算得到所述显示单元的单像素视场角，包括：

基于所述测量阵列面的所述光学折射率和所述显示水平视场角计算得到所述光波导内视场角；

基于所述光波导内视场角和水平显示像素值得到所述几何光波导的第一单像素视场角；

根据所述第一单像素视场角和预设偏移参数计算得到所述显示单元的所述单像素视场角；

表示为：

其中，n_d所述测量阵列面的所述光学折射率，W_piexl表示所述水平显示像素值，FOV_H 表示所述显示水平视场角，FOV_in-H表示所述光波导内视场角，FOV_in-per-H表示所述第一单像 素视场角，

表示所述显示单元的所述单像素视场角，S_a表示所述预设偏移参数。

在一实施例中，所述预设偏移参数表示为：

。

在一实施例中，所述根据所述位置图像计算得到所述出射光斑的位置信息，并根据所述位置信息计算得到所述测量阵列面的角度偏移值，包括：

根据所述出射光斑的位置图像计算每个所述出射光斑的中心位置；

根据所述中心位置计算所述出射光斑的光斑间距；

获取所述承接屏和所述显示单元之间的显示距离；

根据所述光斑间距、所述测量阵列面的所述光学折射率和所述显示距离计算得到所述测量阵列面的所述角度偏移值；

表示为：

其中，

表示所述角度偏移值，n_d表示所述测量阵列面的所述光学折射率，d 表示所述出射光斑的所述光斑间距，L表示所述显示距离。

在一实施例中，所述根据所述角度偏移值和所述单像素视场角标定所述测量阵列面的像素偏移值，包括：计算所述角度偏移值和所述单像素视场角的商值标定所述测量阵列面的所述像素偏移值，表示为：

其中，k_piexel表示所述像素偏移值。

在一实施例中，所述根据所述出射光斑的位置图片计算每个所述出射光斑的中心位置，包括：

根据所述出射光斑的所述位置图片得到所述出射光斑的强度信息的波形图，所述波形图的各个波峰位置表征所述出射光斑的位置；

根据所述波形图得到所述出射光斑的中心位置。

为实现上述目的，本申请实施例的第二方面提出了一种AR几何光波导重影标定装置，包括：

参数获取模块，用于获取显示单元的显示水平视场角；

单像素视场角计算模块，用于基于测量阵列面的光学参数值和所述显示水平视场角计算得到所述显示单元的单像素视场角；

出射光斑图像获取模块，用于获取承接屏的出射光斑的位置图像，所述出射光斑由显示单元或激光器发射的测量光信号在所述几何光波导内传输后出射形成；

角度偏移值计算模块，用于根据所述位置图像计算得到所述出射光斑的位置信息，并根据所述位置信息计算得到所述测量阵列面的角度偏移值；

像素偏移值计算模块，用于根据所述角度偏移值和所述单像素视场角标定所述测量阵列面的像素偏移值，所述像素偏移值用于表征所述几何光波导的光学性能，所述光学性能为所述测量阵列面的平行度。

为实现上述目的，本申请实施例的第三方面提出了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的AR几何光波导重影标定方法。

为实现上述目的，本申请实施例的第四方面提出了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的AR几何光波导重影标定方法。

本申请实施例提出的AR几何光波导重影标定方法、装置、设备和介质，其中，AR几何光波导重影标定方法包括：获取显示单元的显示水平视场角，基于测量阵列面的光学参数值和显示水平视场角计算得到显示单元的单像素视场角，然后根据承接屏的出射光斑的位置图像计算得到测量阵列面的角度偏移值，最后根据角度偏移值和单像素视场角标定测量阵列面的像素偏移值，像素偏移值用于表征几何光波导的光学性能，光学性能为测量阵列面的平行度。本实施例中结合不同显示单元的结构相关参数显示水平视场角和测量阵列面的光学参数值得到与显示单元相关的单像素视场角，然后根据测量阵列面的角度偏移值和对应的单像素视场角得到该显示单元对应的像素偏移值。即本实施例中标定的是几何光波导的光学阵列面的平行度引起的显示单元的显示像素变化，能够直观地标定显示单元的画面重影程度，可以结合显示单元的分辨率与像素偏移值判断重影对画面显示的影响程度。并且进一步地，像素偏移值能够反应光波导的生产工艺性能，便于提升几何光波导量产的效率和工艺性能。

附图说明

图1是本申请一实施例中AR光学系统结构示意图。

图2是本申请又一实施例中几何光波导结构示意图。

图3是本发明又一实施例提供的重影显示示意图。

图4是本发明又一实施例提供的AR几何光波导重影标定方法流程图。

图5是图4中步骤S110的实现流程图。

图6是本发明又一实施例提供的AR几何光波导重影标定方法的径向视场角示意图。

图7是本发明又一实施例提供的AR几何光波导重影标定方法的显示平面示意图。

图8是本发明又一实施例提供的AR几何光波导重影标定方法的视场角转化关系示意图。

图9是图4中步骤S120的实现流程图。

图10是本发明又一实施例提供的AR几何光波导重影标定方法的光信号传播示意图。

图11是本发明又一实施例提供的AR几何光波导重影标定方法的单像素视场角示意图。

图12是本发明又一实施例提供的AR几何光波导重影标定方法的光波导示意图。

图13是图4中步骤S140的实现流程图。

图14是图13中步骤S141的实现流程图。

图15是本发明又一实施例提供的AR几何光波导重影标定方法的出射光斑的位置图像示意图。

图16是本发明又一实施例提供的AR几何光波导重影标定方法的出射光斑的峰值图像示意图。

图17是本发明又一实施例提供的AR几何光波导重影标定方法的像素偏移值示意图。

图18是本发明一实施例提供的AR几何光波导重影标定装置结构示意图。

图19是本发明一实施例提供的电子设备结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了便于理解，下面首先对本发明中涉及的若干名词进行解析：

几何光波导：即AR几何阵列光波导，通过阵列反射镜堆叠来实现光线或图像的输出。通常将一束光耦合进几何光波导，通过反射面或棱镜的多轮全反射后会遇到一个“半透半反”镜面阵列，每一个镜面会将部分光线反射出光波导剩下的光线透射过去继续在几何光波导中前进，然后这部分前进的光又遇到另一个“半透半反”镜面，从而重复上面的“反射-透射”过程，直到镜面阵列里的最后一个镜面将剩下的全部光反射出几何光波导。

增强现实（Augmented Reality，AR）技术是一种利用显示芯片、摄像设备、传感器等设备，对现实影像的位置进行感知和计算，再将虚拟影像叠加到现实影像上从而实现虚拟和现实相拼合的计算机技术。AR技术通过多个级联光学阵列面形成几何光波导，使虚拟信息和真实环境同步进入人眼，实现增强现实显示。

申请人发现，AR几何光波导内的光学阵列面的平行度对显示画面的显示效果至关重要，如果光学阵列面没有严格平行会导致显示视场画面出现重影，影响用户观看体验。区别于传统光学器件，AR几何光波导的光学阵列面均在光波导器件内部，加工成型后不利于二次加工修正，因此在量产前需要根据几何光波导内光学阵列面的平行度评估生产工艺，以降低次品率。

相关技术中，一部分是在几何光波导加工成型后，依靠人眼主观观测光波导显示效果判断，从批量产的几何光波导中挑选显示效果好的器件，并进行产品演示，选取符合显示效果要求的光波导，检测效率和准确度均较低。另一方面，对几何光波导的光学性能评估可以通过对几何光波导内光学阵列面与预设平行角度之间的偏移角度进行标定。但是这种对偏移角度是一种绝对值，这种标定不能直观地表述显示单元的画面重影程度，一般来说，对于不同分辨率的显示器，同样的偏移角度对画面显示的影响程度并不相同。因此，如何直观地标定几何光波导的光学性能，以评估该光学性能对画面显示的影响程度，成为了亟待解决的技术问题。

基于此，本发明实施例提供一种AR几何光波导重影标定方法、装置、设备和介质，结合不同显示单元的结构相关参数显示水平视场角和测量阵列面的光学参数值得到与显示单元相关的单像素视场角，然后根据测量阵列面的角度偏移值和对应的单像素视场角得到该显示单元对应的像素偏移值。即本实施例中标定的是几何光波导的光学阵列面的平行度引起的显示单元的显示像素变化，能够直观地标定显示单元的画面重影程度，可以结合显示单元的分辨率与像素偏移值判断重影对画面显示的影响程度。并且进一步地，像素偏移值能够反应光波导的生产工艺性能，便于提升几何光波导量产的效率和工艺性能。

本发明实施例提供AR几何光波导重影标定方法、装置、设备和介质，具体通过如下实施例进行说明。

本申请实施例中AR几何光波导重影标定方法应用于AR光学系统，为了便于理解本申请实施例，下面首先描述本申请实施例的AR光学系统。

图1是本实施例中AR光学系统的结构示意图。

参照图1，从图中可见，AR光学系统10的结构包括：显示单元100、投影系统200和几何光波导300。

其中，显示单元100为AR光学系统10提供像源，例如显示单元100可以是720P、1080P或其他更高分辨率的显示器。在一实施例中，显示单元100的尺寸通常有15英寸、17英寸、20英寸等尺寸或其他尺寸，尺寸和分辨率是相关关系。本实施例对显示单元100的尺寸不做具体限定。

在一实施例中，显示单元100为液晶显示设备，液晶显示设备对每一帧图像进行刷新后显示，当前帧未刷新的区域保留前一帧的视差图像，显示时间根据人眼视觉暂留来设定，每次刷新即切换第一显示状态或第二显示状态。显示单元以第二预设频率接收到切换信号时，将驱动像素点阵中的液晶分子进行翻转。由于电容效应，场效应管能够保持电位状态，故完成翻转的液晶分子会保持这种状态，直到再次接收到刷新信号。

投影系统200是一种目镜系统，用于接收显示单元100的画面信息，并将接收的画面信息放大。在一实施例中投影系统200由3至5片透镜组成，能够减少画面畸变，调整色差。

几何光波导300中包含多个光学阵列面310（图中以一个示例），其中光学阵列面可以是半透半反镜，几何光波导300一方面可以使环境光信号（图中虚线所示）进入人眼，另一方面可以使得经过投影系统放大后的显示画面（图中实线所示）进入人眼，从而实现虚拟信息和真实环境信息同时进入人眼，实现增强现实显示。

参照图2，为几何光波导的结构示意图。其中，几何光波导300内设置有多个光学阵列面310。其中，多个光学阵列面310依次均匀平行排列在几何光波导300内，几何光波导300用于通过光学阵列面310的堆叠来实现光线或图像的输出。一方面，几何光波导300将来自显示单元100的显示画面光信号（图中实线示意）在几何光波导300的中进行全反射传输，由于存在光学阵列面310，在几何光波导300中传输的光信号遇到光学阵列面310会改变传播方向，从预设的出射区域F发出。另一方面，几何光波导300将环境光信号（图中虚线所示）通过多个光学阵列面310反射至出射区域F。显示画面光信号和环境光信号在出射区域F同时进入人眼，这里的出射区域F即为人眼能够看到的范围。

可以理解的是，只有多个光学阵列面310严格平行，才可以使人眼观看到完整优质的画面信息，如果其中的某个光学阵列面310发生偏移，这时候就会观看到画面重影的瑕疵显示现象。

参照图3，以几何光波导内设置三个光学阵列面为例进行重影显示示意。几何光波导300内自右往左第一个光学阵列面310发生了倾斜，由于显示内容“SZU”中字符“U”的显示与第一个光学阵列面310有关，因此出射区域F内显示的“SZU”中字符“U”出现重影。如果三个光学阵列面310严格平行，则此时人眼观测到的画面信息“SZU”应该是完整的画面信息，其中，第一个光学阵列面310中虚线位置为严格平行时应该设定的位置。由于第一个光学阵列面310发生了微量的偏移，导致所看到的画面信息“SZU”中字符“U”有一定的拖影，即重影显示，这种重影属于瑕疵显示，对应的几何光波导的性能较差，不能进行量产。因此需要对几何光波导的光学性能进行测量。

下面描述本申请实施例的AR几何光波导重影标定方法。

图4是本发明实施例提供的AR几何光波导重影标定方法的一个可选的流程图，图4中的方法可以包括但不限于包括步骤S110至步骤S150。同时可以理解的是，本实施例对图4中步骤S110至步骤S150的顺序不做具体限定，可以根据实际需求调整步骤顺序或者减少、增加某些步骤。

步骤S110：获取显示单元的显示水平视场角。

在一实施例中，参照图1，显示单元100可以是720P、1080P或其他更高分辨率的显示器。因此，可以得到显示单元的显示水平视场角。

在一实施例中，参照图5，是一实施例示出的步骤S110的一种具体实现流程图，在本实施例中获取显示单元的显示水平视场角的步骤S110，包括：

步骤S111：获取显示单元的显示尺寸和径向视场角，显示尺寸包括：水平显示尺寸和垂直显示尺寸。

步骤S112：基于水平显示尺寸、垂直显示尺寸和径向视场角计算得到显示水平视场角。

参照图6，为本申请实施例中径向视场角的示意图，图中显示单元100为矩形显示器，其水平方向上水平显示尺寸为W，垂直方向上垂直显示尺寸为H，对角线的两个顶点为A点和B点，如图6所示，眼睛与A点，B点之间的夹角为径向视场角FOV_D。可以理解的是，径向视场角FOV_D的大小决定了人眼能够看到的是视野范围，如果径向视场角FOV_D越大，人眼的视野范围越大。

参照图7，为显示单元的显示平面示意图，图中A点和B点之间的连线为图6中对角线。参照图8，人眼视野范围内，水平方向的视场角为FOV_H，图8中示出了水平显示尺寸W、垂直显示尺寸H和径向视场角FOV_D与显示水平视场角FOV_H的关系。

在一实施例中，结合图6、图7和图8，步骤S112中基于水平显示尺寸W、垂直显示尺寸H和径向视场角FOV_D计算得到显示水平视场角FOV_H的过程表示为：

其中，W表示水平显示尺寸，H表示垂直显示尺寸，FOV_H表示显示水平视场角，FOV_D表示径向视场角。

由上述可知，根据显示单元的相关显示参数，例如：水平显示尺寸W、垂直显示尺寸H和径向视场角FOV_D能够得到显示水平视场角FOV_H，下面基于显示水平视场角FOV_H进行显示单元的单像素视场角的计算。

步骤S120：基于测量阵列面的光学参数值和显示水平视场角计算得到显示单元的单像素视场角。

在一实施例中，测量阵列面的光学参数值为光学折射率。参照图9，是一实施例示出的步骤S120的一种具体实现流程图，在本实施例中基于测量阵列面的光学参数值和显示水平视场角计算得到显示单元的单像素视场角的步骤S120，包括：

步骤S121：基于测量阵列面的光学折射率和显示水平视场角计算得到光波导内视场角。

在一实施例中，参照图10，光信号在几何光波导内部传播，由于传播方向的原因，也会存在一个视场角，记为光波导内视场角FOV_in-H。选定当前需要测量的光学阵列面为测量阵列面，因此根据光学相关知识能够根据测量阵列面的光学折射率和显示水平视场角FOV_H计算得到光波导内视场角FOV_in-H。在一实施例中，计算过程表示为：

其中，n_d测量阵列面的光学折射率。由于本实施例中光学阵列面可以是玻璃材质也可以是塑料材质，例如亚克力板材质等，因此不同材质对应的光学折射率不同。

光学阵列面不同材质的光学折射率是指光在真空中的传播速度与光在该光学阵列面介质中的传播速度之比，一般光学阵列面的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。

上述得到光波导内视场角FOV_in-H之后，根据下述步骤计算显示单元的单像素视场角。

步骤S122：基于光波导内视场角和水平显示像素值得到几何光波导的第一单像素视场角。

在一实施例中，显示单元的水平方向上水平显示尺寸W对应的像素点数量记为W_piexl，因此可以得到光波导内视场角FOV_in-H在每一个像素下的第一单像素视场角FOV_in-per-H，即将光波导内视场角FOV_in-H在每一个像素单位下进行划分，计算过程表示为：

其中，W_piexl表示水平显示像素值。

可见上述过程中，将光波导内视场角FOV_in-H划分至每一个像素中，得到第一单像素视场角FOV_in-per-H。

步骤S123：根据第一单像素视场角和预设偏移参数计算得到显示单元的单像素视场角。

在一实施例中，结合图10，由于当前选定的光学阵列面310（即测量阵列面）有一定角度的偏移，导致每个像素的视场角同样发生偏移，造成重影现象。本实施例中，根据第一单像素视场角和预设偏移参数计算得到显示单元的单像素视场角，用来对重影现象进行一定的表征。

在一实施例中，预设偏移参数为根据测量经验得到，步骤S123根据第一单像素视 场角FOV_in-per-H和预设偏移参数S_a计算得到显示单元的单像素视场角

的过程表 示为：

其中，预设偏移参数S_a中3600的数值取值原因是：1°是60’（分），1’（分）是60’’（秒），因此将1°划分成3600秒进行计算。

可以理解的是，上述视场角选取水平方向，是因为光学阵列面是横向排布，显示器一般也是长边横向放置，如果显示器是垂直方向显示，则上述视场角选取垂直方向，计算过程相似，仅将水平相关的视场角换为垂直方向视场角即可。本实施例对此仅作示意，不做限定。

在一实施例中，经过上述步骤，基于测量阵列面的光学参数值和显示水平视场角计算得到显示单元的单像素视场角，在一定程度上，单像素视场角也能用来表征重影程度，但是只用单像素视场角表征重影程度会出现对严重性误判的问题。参照图11，图中圆点表示单个像素，虚线范围为每个像素的单像素视场角，如果发生重影时，原图像与显示图像之间的重影角度时单像素视场角的整数倍，则相当于图像的整体偏移，虽然发生重影，但是对用户观看不会造成较大的影响。因此本申请实施例还利用下述步骤计算测量阵列面的角度偏移值，结合角度偏移值和单像素视场角，共同表征重影对显示的影响程度。

步骤S130：获取承接屏的出射光斑的位置图像。

在一实施例中，利用显示单元或者额外的激光器生成测量光信号，出射光斑由显示单元发射的测量光信号在几何光波导内传输后出射形成。该测量光信号主要用于测定几何光波导内光学阵列面的倾斜程度。测量光信号经过准直系统校准后进入几何光波导内进行全反射传输，随后到达光学阵列面出射出出射光线。

在一实施例中，测量光信号由激光器发射低能量激光信号形成。激光器可以是氦氖激光器。

在一实施例中，几何光波导内设置由N个光学阵列面，则出射区域会出射N条出射光线。参见图12，几何光波导内有5个光学阵列面为例进行说明。图12中几何光波导300的出射区域中包含5出射光线，出射光线在承接屏400上会呈现出出射光斑，因此能够根据出射光斑的均匀性，得到偏移距离，进而评估测量阵列面的平行度问题。

步骤S140：根据位置图像计算得到出射光斑的位置信息，并根据位置信息计算得到测量阵列面的角度偏移值。

在一实施例中，参照图13，是一实施例示出的步骤S140的一种具体实现流程图，在本实施例中根据位置图像计算得到出射光斑的位置信息，并根据位置信息计算得到测量阵列面的角度偏移值的步骤S140，包括：

步骤S141：根据出射光斑的位置图像计算每个出射光斑的中心位置。

在一实施例中，利用相机采集承接屏400上的出射光斑形成的出射光斑的位置图像，相机可以是CCD相机。

在一实施例中，参照图14，是一实施例示出的步骤S141的一种具体实现流程图，在本实施例中根据出射光斑的位置图像计算每个出射光斑的中心位置的步骤S141，包括：

步骤S1411：根据出射光斑的位置图片得到出射光斑的强度信息的波形图，波形图的各个波峰位置表征出射光斑的位置。

步骤S1412：根据波形图得到出射光斑的中心位置。

参照图15，为出射光斑的位置图像的示意图。图中可见包含5个对应的出射光斑。对出射光斑的位置图像进行图像处理，根据光强度信息获取每个出射光斑的中心位置。参照图16，经过图像处理后，得到位置图像中出射光斑的位置信息，根据光强度信息表示为峰值图像，由于中心位置的光强度最大，因此峰值图像中波峰位置对应的是出射光斑的中心位置。

步骤S142：根据中心位置计算出射光斑的光斑间距。

在一实施例中，参照图16，根据波峰位置计算出每个出射光斑的光斑间距d。

步骤S143：获取承接屏和显示单元之间的显示距离。

在一实施例中，该参数可以是先验参数，也可以根据实际需求实时测量得到，本实施例对此不做具体限定。

步骤S144：根据光斑间距、测量阵列面的光学折射率和显示距离计算得到测量阵列面的角度偏移值。

在一实施例中，由于测量阵列面的角度偏移导致光线存在2倍的角度偏差，同时光 线的角度偏差与测量阵列面的介质材质有关，因此角度偏移值

的计算与测量阵列面的光学折射率也有关系，如图10中所示的角度偏移值

的计算过程表示为：

其中，

表示角度偏移值，n_d表示测量阵列面的光学折射率，d表示出射光斑 的光斑间距，L表示显示距离。

可以理解的是，上述出射光斑的光斑间距是测量阵列面的出射光斑与相邻的光学阵列面的出射光斑之间的光斑间距，本实施例中不限定是左边还是右边的光学阵列面。

在一实施例中，例如当测量阵列面与预设平行角度之间存在3°的倾斜时，如果入射光线还是原来的角度入射，这时候出射光线会发生2*3°=6°的偏移。

由上述可知，得到测量阵列面的角度偏移值后，可以结合角度偏移值和单像素视场角，共同表征重影对显示的影响程度。

步骤S150：根据角度偏移值和单像素视场角标定测量阵列面的像素偏移值。

在一实施例中，像素偏移值用于表征几何光波导的光学性能，光学性能为测量阵列面的平行度。该实施例中，将角度偏移值以单像素视场角进行划分，能够得到在该角度偏移值下受到影响的像素数量。

在一实施例中，计算角度偏移值

和单像素视场角

的商值，即可 得到测量阵列面的像素偏移值k_piexel，计算过程表示为：

其中，k_piexel表示像素偏移值。

本申请实施例的AR几何光波导重影标定方法包括：获取显示单元的显示水平视场角，基于测量阵列面的光学参数值和显示水平视场角计算得到显示单元的单像素视场角，然后根据承接屏的出射光斑的位置图像计算得到测量阵列面的角度偏移值，最后根据角度偏移值和单像素视场角标定测量阵列面的像素偏移值，像素偏移值用于表征几何光波导的光学性能，光学性能为测量阵列面的平行度。

本申请实施例中结合不同显示单元的结构相关参数显示水平视场角和测量阵列面的光学参数值得到与显示单元相关的单像素视场角，然后根据测量阵列面的角度偏移值和对应的单像素视场角得到该显示单元对应的像素偏移值。即本实施例中标定的是几何光波导的光学阵列面的平行度引起的显示单元的显示像素变化，能够直观地标定显示单元的画面重影程度，可以结合显示单元的分辨率与像素偏移值判断重影对画面显示的影响程度。并且进一步地，像素偏移值能够反应光波导的生产工艺性能，便于提升几何光波导量产的效率和工艺性能。

在一实施例中，利用本申请实施例的AR几何光波导重影标定方法对不同材质的光学阵列面制成的几何光波导进行光学性能测量。参照图17，为像素偏移值示意图，其中横轴表示光学折射率，纵轴表示单像素视场角，其中包含玻璃材质：如H-QK1、H-ZK6或H-LaK7，也包含塑料材质，如E48R、OKP-4等，图中可见随着光学折射率的增大，像素偏移值减少，同时同一光学折射率下，720P分辨率的显示单元的单像素视场角大于1080P分辨率的显示单元的单像素视场角，由此可见，如果仅考虑测量阵列面的角度偏移值，不考虑显示单元尺寸的时候，得到的画面显示的影响程度误差较大。结合图17，当同一光学折射率下，单像素视场角越高，同样的角度偏移值下，像素偏移值越小，说明几何光波导对该尺寸（对应分辨率）的显示单元的画面显示影响程度更大，由此可以评估几何光波导的光学性能。

由上述可知，显示单元的画面信息与真实环境的环境信息共同得到虚拟画面信息，其中虚拟画面信息上的分辨率和显示单元上的像素分辨率相对应。因此，本实施例考虑显示画面重影程度时，结合显示单元本身的显示参数进行重影程度标定，得到的像素偏移值能够表征两个画面（正常画面和偏移画面）之间间隔的像素点数，例如像素偏移值为1.3个像素、1.8个像素、2个像素等。

本申请实施例中，根据像素点数表征重影程度能够比较直观地进行重影程度标定，进一步评估该光学性能对画面显示的影响程度。可以理解的是，不同的显示单元分辨率对重影的要求不同，例如同样的重影2个像素，在720P显示器和在1080P显示器的影响不同，对于1080P显示器来说2像素的重影在一定程度上是可以接受的，因此可能无需将该批几何光波导划分成残次品。另外，本申请实施例的AR几何光波导重影标定方法能够依次测量几何光波导中每一个光学阵列面的平行度，对重影进行定位。例如重影位于第一个或者最后一个光学阵列面，则重影显示在画面的边缘位置，此时即便重影的像素偏移值较大，也可能无需将该批几何光波导划分成残次品。由此可知，本申请实施例一方面提供像素偏移值，另一方面提供有偏移的光学阵列面的位置，使得用户可以根据这两部分信息综合对产品的良品率进行评估，满足实际的生产需求，降低生产成本，提升量化生产效率。

本发明实施例还提供一种AR几何光波导重影标定装置，可以实现上述AR几何光波导重影标定方法，参照图18，该装置包括：

参数获取模块181，用于获取显示单元的显示水平视场角。

单像素视场角计算模块182，用于基于测量阵列面的光学参数值和显示水平视场角计算得到显示单元的单像素视场角。

出射光斑图像获取模块183，用于获取承接屏的出射光斑的位置图像，出射光斑由显示单元或激光器发射的测量光信号在几何光波导内传输后出射形成。

角度偏移值计算模块184，用于根据位置图像计算得到出射光斑的位置信息，并根据位置信息计算得到测量阵列面的角度偏移值。

像素偏移值计算模块185，用于根据角度偏移值和单像素视场角标定测量阵列面的像素偏移值，像素偏移值用于表征几何光波导的光学性能，光学性能为测量阵列面的平行度。

本实施例的AR几何光波导重影标定装置的具体实施方式与上述AR几何光波导重影标定方法的具体实施方式基本一致，在此不再赘述。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：

至少一个存储器；

至少一个处理器；

至少一个程序；

所述程序被存储在存储器中，处理器执行所述至少一个程序以实现本发明实施上述的AR几何光波导重影标定方法。该电子设备可以为包括手机、平板电脑、个人数字助理（Personal Digital Assistant，简称PDA）、车载电脑等任意智能终端。

请参阅图19，图19示意了另一实施例的电子设备的硬件结构，电子设备包括：

处理器1901，可以采用通用的CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本发明实施例所提供的技术方案；

存储器1902，可以采用ROM（ReadOnlyMemory，只读存储器）、静态存储设备、动态存储设备或者RAM(RandomAccessMemory，随机存取存储器)等形式实现。存储器1902可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1902中，并由处理器1901来调用执行本发明实施例的AR几何光波导重影标定方法；

输入/输出接口1903，用于实现信息输入及输出；

通信接口1904，用于实现本设备与其他设备的通信交互，可以通过有线方式（例如USB、网线等）实现通信，也可以通过无线方式（例如移动网络、WIFI、蓝牙等）实现通信；和

总线1905，在设备的各个组件（例如处理器1901、存储器1902、输入/输出接口1903和通信接口1904）之间传输信息；

其中处理器1901、存储器1902、输入/输出接口1903和通信接口1904通过总线1905实现彼此之间在设备内部的通信连接。

本申请实施例还提供了一种存储介质，存储介质为计算机可读存储介质，该存储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上述AR几何光波导重影标定方法。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

本发明实施例提出的AR几何光波导重影标定方法、装置、设备和介质，其中，AR几何光波导重影标定方法包括：获取显示单元的显示水平视场角，基于测量阵列面的光学参数值和显示水平视场角计算得到显示单元的单像素视场角，然后根据承接屏的出射光斑的位置图像计算得到测量阵列面的角度偏移值，最后根据角度偏移值和单像素视场角标定测量阵列面的像素偏移值，像素偏移值用于表征几何光波导的光学性能，光学性能为测量阵列面的平行度。本实施例中结合不同显示单元的结构相关参数显示水平视场角和测量阵列面的光学参数值得到与显示单元相关的单像素视场角，然后根据测量阵列面的角度偏移值和对应的单像素视场角得到该显示单元对应的像素偏移值。即本实施例中标定的是几何光波导的光学阵列面的平行度引起的显示单元的显示像素变化，能够直观地标定显示单元的画面重影程度，可以结合显示单元的分辨率与像素偏移值判断重影对画面显示的影响程度。并且进一步地，像素偏移值能够反应光波导的生产工艺性能，便于提升几何光波导量产的效率和工艺性能。

本申请实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本申请实施例的技术方案，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本领域技术人员可以理解的是，图中示出的技术方案并不构成对本申请实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的步骤，或者组合某些步骤，或者不同的步骤。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括多指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的介质。

以上参照附图说明了本申请实施例的优选实施例，并非因此局限本申请实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请实施例的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种AR几何光波导重影标定方法，其特征在于，应用于AR光学系统，所述AR光学系统包括：显示单元、几何光波导和承接屏，所述几何光波导包括N个光学阵列面，当前选定的光学阵列面为测量阵列面，所述N为大于1的整数；所述显示单元将测量光信号投射至所述几何光波导，经由所述几何光波导出射至所述承接屏；所述方法包括：

获取显示单元的显示水平视场角；

基于测量阵列面的光学参数值和所述显示水平视场角计算得到所述显示单元的单像素视场角；所述测量阵列面的光学参数值为所述测量阵列面的光学折射率；

获取承接屏的出射光斑的位置图像，所述出射光斑由显示单元发射的测量光信号在所述几何光波导内传输后出射形成；

根据所述位置图像计算得到所述出射光斑的位置信息，并根据所述位置信息计算得到所述测量阵列面的角度偏移值；

根据所述角度偏移值和所述单像素视场角标定所述测量阵列面的像素偏移值，所述像素偏移值用于表征所述几何光波导的光学性能，所述光学性能为所述测量阵列面的平行度。

2.根据权利要求1所述的一种AR几何光波导重影标定方法，其特征在于，所述获取显示单元的显示水平视场角，包括：

获取所述显示单元的显示尺寸和径向视场角，所述显示尺寸包括：水平显示尺寸和垂直显示尺寸；

基于所述水平显示尺寸、所述垂直显示尺寸和所述径向视场角计算得到所述显示水平视场角；

表示为：

其中，W表示所述水平显示尺寸，H表示所述垂直显示尺寸，FOV_H表示所述显示水平视场角，FOV_D表示所述径向视场角。

3.根据权利要求1所述的一种AR几何光波导重影标定方法，其特征在于，所述基于测量阵列面的光学参数值和所述显示水平视场角计算得到所述显示单元的单像素视场角，包括：

基于所述测量阵列面的所述光学折射率和所述显示水平视场角计算得到所述光波导内视场角；

基于所述光波导内视场角和水平显示像素值得到所述几何光波导的第一单像素视场角；

根据所述第一单像素视场角和预设偏移参数计算得到所述显示单元的所述单像素视场角；

表示为：

其中，n_d所述测量阵列面的所述光学折射率，W_piexl表示所述水平显示像素值，FOV_H表示所述显示水平视场角，FOV_in-H表示所述光波导内视场角，FOV_in-per-H表示所述第一单像素视场角，

表示所述显示单元的所述单像素视场角，S_a表示所述预设偏移参数。

4.根据权利要求3所述的一种AR几何光波导重影标定方法，其特征在于，所述预设偏移参数表示为：

。

5.根据权利要求3所述的一种AR几何光波导重影标定方法，其特征在于，所述根据所述位置图像计算得到所述出射光斑的位置信息，并根据所述位置信息计算得到所述测量阵列面的角度偏移值，包括：

根据所述出射光斑的位置图像计算每个所述出射光斑的中心位置；

根据所述中心位置计算所述出射光斑的光斑间距；

获取所述承接屏和所述显示单元之间的显示距离；

根据所述光斑间距、所述测量阵列面的所述光学折射率和所述显示距离计算得到所述测量阵列面的所述角度偏移值；

表示为：

其中，

表示所述角度偏移值，n_d表示所述测量阵列面的所述光学折射率，d表示所述出射光斑的所述光斑间距，L表示所述显示距离。

6.根据权利要求5所述的一种AR几何光波导重影标定方法，其特征在于，所述根据所述角度偏移值和所述单像素视场角标定所述测量阵列面的像素偏移值，包括：计算所述角度偏移值和所述单像素视场角的商值标定所述测量阵列面的所述像素偏移值，表示为：

其中，k_piexel表示所述像素偏移值。

7.根据权利要求5所述的一种AR几何光波导重影标定方法，其特征在于，所述根据所述出射光斑的位置图片计算每个所述出射光斑的中心位置，包括：

根据所述出射光斑的所述位置图片得到所述出射光斑的强度信息的波形图，所述波形图的各个波峰位置表征所述出射光斑的位置；

根据所述波形图得到所述出射光斑的中心位置。

8.一种AR几何光波导重影标定装置，其特征在于，应用于AR光学系统，所述AR光学系统包括：显示单元、几何光波导和承接屏，所述几何光波导包括N个光学阵列面，当前选定的光学阵列面为测量阵列面，所述N为大于1的整数；所述显示单元将测量光信号投射至所述几何光波导，经由所述几何光波导出射至所述承接屏；所述装置包括：

参数获取模块，用于获取显示单元的显示水平视场角；

单像素视场角计算模块，用于基于测量阵列面的光学参数值和所述显示水平视场角计算得到所述显示单元的单像素视场角；所述测量阵列面的光学参数值为所述测量阵列面的光学折射率；

出射光斑图像获取模块，用于获取承接屏的出射光斑的位置图像，所述出射光斑由显示单元发射的测量光信号在所述几何光波导内传输后出射形成；

角度偏移值计算模块，用于根据所述位置图像计算得到所述出射光斑的位置信息，并根据所述位置信息计算得到所述测量阵列面的角度偏移值；

像素偏移值计算模块，用于根据所述角度偏移值和所述单像素视场角标定所述测量阵列面的像素偏移值，所述像素偏移值用于表征所述几何光波导的光学性能，所述光学性能为所述测量阵列面的平行度。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一项所述的AR几何光波导重影标定方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述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7任一项所述的AR几何光波导重影标定方法。

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