TW202004260A - 操作方法、頭戴式裝置及追蹤系統 - Google Patents

操作方法、頭戴式裝置及追蹤系統 Download PDF

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Abstract

一種操作方法，適用於追蹤系統。此操作方法包含：由處理器取得頭戴式裝置的鏡頭的參數；由處理器依據該參數計算聚焦區域的資料；由處理器依據聚焦區域產生聚焦影像；由處理器產生周邊影像，其中周邊影像的解析度低於聚焦影像的解析度；由處理器合併聚焦影像以及周邊影像以產生觀看影像；以及由處理器輸出觀看影像。

Description

操作方法、頭戴式裝置及追蹤系統
本案涉及一種追蹤系統的操作方法、頭戴式裝置及追蹤系統。具體而言，本案涉及一種用以產生觀看影像的追蹤系統的操作方法、頭戴式裝置及追蹤系統。
高解析度和高幀率對於良好的虛擬實境(VR)體驗是必不可少以及重要的。高保真度的3D場景也帶來更好的VR體驗，但同時引入高GPU負載。因此，需要高價格的GPU才能滿足VR系統的需求。
減少彩現(rendering)是降低GPU負載的直接解決方案。然而，如何在降低彩現解析度的同時保持觀看質量很重要的。
本案的一實施態樣涉及一種操作方法，適用於追蹤系統。此操作方法包含：由處理器取得頭戴式裝置的鏡頭的參數；由處理器依據該參數計算聚焦區域的資料；由處理器依據聚焦區域產生聚焦影像；由處理器產生周邊影像， 其中周邊影像的解析度低於聚焦影像的解析度；由處理器合併聚焦影像以及周邊影像以產生觀看影像；以及由處理器輸出觀看影像。
本案的一實施態樣涉及一種頭戴式裝置。此頭戴式裝置包含顯示電路以及處理器。顯示電路包含鏡頭。處理器用以取得鏡頭的參數；依據參數計算聚焦區域的資料；依據聚焦區域產生聚焦影像；產生周邊影像，其中周邊影像的解析度低於聚焦影像的解析度；以及合併聚焦影像與周邊影像以產生觀看影像，並輸出觀看影像。
本案的一實施態樣涉及一種追蹤系統。此追蹤系統包含用戶端裝置以及主機裝置。用戶端裝置包含鏡頭。主機裝置包含處理器。處理器用以：取得鏡頭的參數；依據參數計算聚焦區域的資料；依據聚焦區域產生聚焦影像；產生一周邊影像，其中周邊影像的解析度低於聚焦影像的解析度；以及合併聚焦影像以及周邊影像以產生觀看影像，並輸出觀看影像。
透過本案的實施方式，可於減少彩現解析度的同時保持觀看質量，並進而降低GPU負載。
120A、120B‧‧‧顯示電路
110A、110B‧‧‧鏡頭
170A、170B‧‧‧眼睛追蹤電路
150A、150B‧‧‧處理器
152A、152B‧‧‧聚焦相機電路
154A、154B‧‧‧周邊相機電路
105A、105B‧‧‧頭戴式裝置
100B‧‧‧追蹤系統
200‧‧‧操作方法
S210至S260‧‧‧步驟
300‧‧‧顯示圖像
310‧‧‧周邊區域
330‧‧‧聚焦區域
400‧‧‧眼睛追蹤步驟圖
300A‧‧‧觀看影像
310A‧‧‧周邊區域
330A‧‧‧聚焦區域
330B‧‧‧聚焦影像
305B‧‧‧周邊影像
第1A圖為根據本案一些實施例所繪示的頭戴式裝置(HMD)的示意圖；第1B圖為根據本案一些實施例所繪示的追蹤系統的示 意圖；第2圖為根據本發明一些實施例所繪示的操作方法的流程圖；第3圖為根據本發明一些實施例所繪示的顯示圖像的示意圖；第4圖為根據本發明一些實施例所繪示的眼睛追蹤步驟的示意圖；第5圖為根據本發明一些實施例所繪示的觀看影像的示意圖；第6圖為根據本發明一些實施例所繪示的聚焦影像的示意圖；第7圖為根據本發明一些實施例所繪示的周邊影像的示意圖；第8圖為根據本發明一些實施例所繪示的觀看影像的輸出的示意圖。
以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。
關於本文中所使用之『電性連接』，可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，而『電性連接』還可指二或多個元件相互操作 或動作。
關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。
關於本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。
關於本文中所使用之『及/或』，係包括所述事物的任一或全部組合。
關於本文中所使用之方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本案。
關於本文中所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
第1A圖為根據本案一些實施例所繪示的頭戴式裝置(HMD)105A的示意圖。如第1A圖所繪式，頭戴式裝置105A包含顯示電路120A以及處理器150A。顯示電路120A包含鏡頭110A。於一些實施例中，頭戴式裝置105A更包含an眼睛追蹤電路170A。顯示電路120A與眼睛追蹤電路170A電性耦接於處理器150A。
第1B圖為根據本案一些實施例所繪示的追蹤 系統100B的示意圖。如第1B圖所繪式，追蹤系統100B包含用戶端裝置105B以及主機裝置107B。追蹤系統可以實現為例如虛擬現實(VR)、增強現實(AR)、混合現實(MR)或類似環境。於一些實施例中，主機裝置107B通過有線或無線連接與用戶端裝置105B通信，如藍牙、WIFI、USB等。
於一些實施例中，主機裝置107B包含處理器150B。於一些實施例中，用戶端裝置105B更包含處理器130B、眼睛追蹤電路170B以及顯示電路120B。顯示電路120B包含a鏡頭110B。顯示電路120B與眼睛追蹤電路170B電性耦接於處理器130B。
由於諸如焦距的參數、可視區的參數或其他工藝問題造成的光學效應，周邊區域的每度的像素密度低於中心區域的每度的像素密度。對於周邊區域，即使引入了高GPU負載，周邊區域的每度的像素密度仍然很低，從而消耗了計算資源。
關於本發明的的實施方式的細節於以下參閱第2圖揭示，其中第2圖係適用於第1A圖中的頭戴式裝置105A或第1B圖中的追踪系統100B的操作方法200的流程圖。然而，本發明的實施方式不以此為限制。
請參閱第2圖。第2圖為根據本發明一些實施例所繪示的操作方法200的流程圖。然而，本發明的實施方式不以此為限制。
應注意到，此操作方法可應用於與第1B圖中的 追蹤系統100B或第1A圖中的頭戴式裝置105A的結構相同或相似之追蹤系統。而為使敘述簡單，以下將以第1A圖或第1B圖為例進行對操作方法敘述，然本發明不以第1A圖或第1B圖的應用為限。
需注意的是，於一些實施例中，操作方法亦可實作為一電腦程式，並儲存於一非暫態電腦可讀取記錄媒體中，而使電腦、電子裝置、或前述如第1A圖或第1B圖中的處理器150A、150B讀取此記錄媒體後執行此一操作方法。非暫態電腦可讀取記錄媒體可為唯讀記憶體、快閃記憶體、軟碟、硬碟、光碟、隨身碟、磁帶、可由網路存取之資料庫或熟悉此技藝者可輕易思及具有相同功能之非暫態電腦可讀取記錄媒體。
另外，應瞭解到，在本實施方式中所提及的操作方法的操作，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。
再者，在不同實施例中，此些操作亦可適應性地增加、置換、及/或省略。
請參閱第2圖。操作方法200包含以下步驟。
於步驟S210中，取得頭戴式裝置的鏡頭的參數。然而，顯示電路120A的鏡頭110A或是顯示電路120B的鏡頭110B的功能係用於在顯示電路120A或120B處以近距離對用戶成像。於一些實施例中，步驟S210可由第1A圖中的處理器150A或第1B圖中的處理器150B執行。於一些實施例中，處理器150A可由頭戴式裝置105A取得的鏡頭 110A的參數。於一些實施例中，處理器150B可由頭戴式裝置105B取得鏡頭110B的參數。
於其他一些實施例中，處理器150A或150B可由資料庫取得鏡頭105A或105B的參數。資料庫可以為，例如，通過互聯網在每個製造商的服務器上查詢，或者儲存於頭戴式裝置105A或用戶端裝置107B並定期更新。
於步驟S220中，依據上述的參數計算聚焦區域。於一些實施例中，步驟S220可由第1A圖中的處理器150A或第1B圖中的處理器150B執行。
請同時參閱第3圖。第3圖為根據本發明一些實施例所繪示的顯示圖像300的示意圖。於一些實施例中，由於鏡頭110A和110B的物理限制，由處理器150A或150B提供的顯示圖像300包含，舉例而言，如第3圖所繪式的聚焦區域330以及周邊區域310。周邊區域310係以較低的解析度彩現處理，然而聚焦區域330係以通常的解析度彩現處理。處理器150A依據鏡頭110A的參數計算如第3圖中所繪示的聚焦區域330的資料。處理器150B依據鏡頭110B的參數計算如第3圖中所繪示的聚焦區域330的資料。
於一些實施例中，鏡頭110A的參數與鏡頭110B的參數包含焦距，可視區，或其他工藝問題。
需注意的是，於一些實施例中，顯示圖像300包含不只聚焦區域330以及周邊區域310。顯示圖像300包含具有不同解析度的同心區域或梯度區域。顯示圖像300被分成多少同心區域或梯度區域係根據鏡頭的參數所判定。
於一些實施例中，處理器150A或處理器150B更用以取得執行眼睛追蹤的資料並且優化如顯示圖像300的彩現區域，且特別是執行眼睛追蹤的資料的聚焦區域330。
請參閱第4圖。第4圖為根據本發明一些實施例所繪示的眼睛追蹤步驟400的示意圖。舉例而言，如第4圖所繪式，因為眼睛注視著向量VD1，透過頭戴式裝置105A的鏡頭110A或頭戴式裝置150B的鏡頭110B在顯示電路120A或120B上看到的相應視圖係為觀看影像300A。
請同時參閱第5圖。第5圖為根據本發明一些實施例所繪示的觀看影像300A的示意圖。觀看影像300A對應於向量VD1。如第5圖所繪式，觀看影像300A包含聚焦區域330A以及周邊區域310A。
於步驟S230中，依據聚焦區域產生聚焦影像。於一些實施例中，步驟S220可由第1A圖中的處理器150A或第1B圖中的處理器150B執行。在一些實施例中，處理器150A更包含聚焦相機電路152A。於一些實施例中，處理器150B更包含聚焦相機電路152B。於一些實施例中，步驟S230可由如第1A圖聚焦相機電路152A或如第1B圖中所繪式的聚焦相機電路152B執行。
舉例而言，請一併參閱第6圖與第4圖。第6圖為根據本發明一些實施例所繪示的聚焦影像330B的示意圖。聚焦影像330B包含第5圖的聚焦區域330A。如第6圖所繪式，於一些實施例中，處理器150A或150B聚焦區域 330依據以及使用者目光優化聚焦區域330A。此外，於一些實施例中，於產生聚焦影像時消隐遮罩(culling mask)被設置。於一些實施例中，眼睛追蹤的步驟係由第1A圖中的眼睛追蹤電路170A執行。
於步驟S240，產生周邊影像。於一些實施例中，步驟S240可以由第1A圖中的處理器150A或第1B圖中的處理器150B執行。舉例而言，請參閱第7圖。第7圖為根據本發明一些實施例所繪示的周邊影像310A的示意圖。如第7圖所繪式，於一些實施例中，處理器150A或150B產生周邊影像305B。處理器150A或150B更透過放大(up-scaling)周邊影像305B以使周邊影像305B的影像放大並產生周邊影像310B。於放大周邊影像305B後，放大後的周邊影像305B能夠與相同尺寸大小的聚焦影像330B合併。於一些實施例中，周邊影像330B包含第5圖中的周邊區域330A。
於一些實施例中，處理器150A更包含周邊相機電路154A。於一些實施例中，處理器150B更包含周邊相機電路154B。於一些實施例中，步驟S240可由第1A圖所繪式的周邊相機電路154A或第1B圖所繪式的周邊相機電路154B執行。
於一些實施例中，處理器150A或150B更用以於放大周邊影像310B時執行抗混疊(anti-aliasing)處理。於一些實施例中，於放大周邊影像310B後，周邊影像310B的解析度低於聚焦影像330B的解析度。藉由應用抗混疊處 理，於放大周邊影像310B時邊緣閃爍偽影(edge flickering artifacts)減少。
於步驟S250中，合併聚焦影像以及周邊影像以產生觀看影像。於一些實施例中，步驟S240可以由第1A圖中的處理器150A或第1B圖中的處理器150B執行。舉例而言，處理器150A或150B合併如第6圖所繪式的聚焦影像330B以及如第7圖所繪式的周邊影像310B以產生如第5圖所繪式的觀看影像300A。於一些實施例中，於合併聚焦影像330B以及周邊影像310B時，邊界融合技術被實施以使聚焦影像330B以及周邊影像310B之間的邊界更平滑。
於步驟S260中，輸出觀看影像。於一些實施例中，步驟S240可由第1A圖中的處理器150A或第1B圖中的處理器150B所執行。請參閱第8圖。第8圖為根據本發明一些實施例所繪示的使用者經由鏡頭110A或110B在顯示電路120A或120B上看到的觀看影像300A的輸出的示意圖。如第8圖所繪式，使用者穿戴如第1圖所繪式的頭戴式裝置105A或如第2圖所繪式的頭戴式裝置105B。頭戴式裝置105A或105B彩現如第5圖所繪式的觀看影像300A，使用者透過頭戴式裝置105A或105B的鏡頭110A或110B可看到顯示電路120A或120B上的觀看影像300A。觀看影像300B包含聚焦影像330B以及周邊影像310B。於一些實施例中，合併影像而產生的觀看影像300A係由主機裝置107B傳送至用戶端裝置105B，而且合併影像而產生的觀看影像300A係於用戶端裝置105B顯示電路120B上彩現。
通過上述實施例的步驟，本發明中的追踪系統100B或頭戴式裝置105A可以在降低彩現解析度的同時優化觀看質量。詳細而言，透過考慮鏡頭和用戶注視的影響，可以減少圖像彩現的計算資源。尤其是，基於鏡頭的特徵，部分的顯示圖像不能透過顯示器上的鏡頭完美呈現給用戶。因此，相關於上述部分的顯示圖像的解析度是可調節的，以減少彩現時的計算負擔。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
200‧‧‧操作方法
S210至S260‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種操作方法，適用於一追蹤系統，包含：由一處理器取得一頭戴式裝置的一鏡頭的一參數；由該處理器依據該參數計算一聚焦區域的一資料；由該處理器依據該聚焦區域產生一聚焦影像；由該處理器產生一周邊影像，其中該周邊影像的一解析度低於該聚焦影像的一解析度；由該處理器合併該聚焦影像以及該周邊影像以產生一觀看影像；以及由該處理器輸出該觀看影像。
  2. 如請求項1所述之操作方法，其中該參數包含該鏡頭的一焦距以及該鏡頭的一可視區(FOV)。
  3. 如請求項1所述之操作方法，更包含：取得執行眼睛追蹤的一資料；以及依據執行眼睛追蹤的該資料優化該聚焦區域的該資料。
  4. 如請求項1所述之操作方法，更包含：由一資料庫以及該頭戴式裝置中之至少一者取得該鏡頭的該參數。
  5. 如請求項1所述之操作方法，更包含： 放大該周邊影像；以及於放大該周邊影像時執行抗混疊處理。
  6. 如請求項1所述之操作方法，其中合併該聚焦影像以及該周邊影像更包含：以邊界融合技術合併該聚焦影像以及該周邊影像。
  7. 如請求項1所述之操作方法，更包含：於產生該聚焦影像時設置一消隐遮罩。
  8. 一種頭戴式裝置，包含：一顯示電路，包含一鏡頭；以及一處理器，用以：取得該鏡頭的一參數；依據該參數計算一聚焦區域的一資料；依據該聚焦區域產生一聚焦影像；產生一周邊影像，其中該周邊影像的一解析度低於該聚焦影像的一解析度；以及合併該聚焦影像以及該周邊影像以產生一觀看影像，並輸出該觀看影像。
  9. 一種追蹤系統，包含：一用戶端裝置包含一鏡頭；以及一主機裝置，包含： 一處理器用以：取得該鏡頭的一參數；依據該參數計算一聚焦區域的一資料；依據該聚焦區域產生一聚焦影像；產生一周邊影像，其中該周邊影像的一解析度低於該聚焦影像的一解析度；以及合併該聚焦影像以及該周邊影像以產生一觀看影像，並輸出該觀看影像。
  10. 如請求項9所述之追蹤系統，其中該主機裝置的該處理器更用以取得執行眼睛追蹤的一資料並依據執行眼睛追蹤的該資料優化該聚焦區域的該資料。
TW108117377A 2018-05-20 2019-05-20 操作方法、頭戴式裝置及追蹤系統 TWI694271B (zh)

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