TW202213994A - 擴增實境系統與其顯示亮度調整方法 - Google Patents

Abstract

一種擴增實境系統與其顯示亮度調整方法。擴增實境系統包括頭戴式顯示裝置與計算機裝置。頭戴式顯示裝置包括影像擷取裝置。影像擷取裝置擷取一環境影像。計算機裝置連接頭戴式顯示裝置，並包括儲存裝置以及處理器。處理器耦接儲存裝置，經配置以執行下列操作。偵測環境影像中的顯示螢幕；決定環境影像中一使用者的視覺範圍；以及依據環境影像中的顯示螢幕於視覺範圍中所佔的比例調整至少一虛擬物件的顯示亮度。

Description

擴增實境系統與其顯示亮度調整方法

本發明是有關於一種擴增實境設備，且特別是有關於一種的擴增實境系統與其顯示亮度調整方法。

隨著科技的發展，擴增實境（Augmented Reality，AR）技術的應用越來越多，AR技術將虛擬的資訊應用到真實世界。另一方面，隨著資訊處理量的增加，單一螢幕的筆記型電腦已逐漸無法滿足工作者的需求。一般而言，位於辦公室內的使用者，可將筆記型電腦連接至另一台桌上型顯示器，以使用多螢幕顯示功能來提昇工作效率。但是，在外辦公的使用者無法隨身攜帶體積龐大的桌上型顯示器，因而較難以享受多螢幕顯示功能帶來的便利。因此，衍生出一種AR技術的應用，當使用者透過AR設備觀看電腦的顯示螢幕時，AR設備可協同電腦的顯示螢幕來顯示使用者所需要的資訊，因而提昇使用者的工作效率。

然而，目前常見的AR設備的顯示模組或光學元件會遮擋掉部份外來光。因此，當使用者經由AR設備同時觀看電腦的顯示螢幕與虛擬物件時，會發生顯示螢幕的亮度與虛擬物件的亮度出現明顯的落差，從而帶來不理想的視覺感受。

有鑑於此，本發明提出一種擴增實境系統與其顯示亮度調整方法，其可依據使用者的視線或觀看目標來適應性調整虛擬物件的顯示亮度，從而提供良好的視覺體驗。

本發明實施例提供一種擴增實境系統，其包括頭戴式顯示裝置以及計算機裝置。頭戴式顯示裝置包括影像擷取裝置，並用以顯示至少一虛擬物件。影像擷取裝置擷取環境影像。計算機裝置連接頭戴式顯示裝置，並包括儲存裝置以及處理器。處理器耦接儲存裝置，經配置以執行下列操作。偵測環境影像中的顯示螢幕；決定環境影像中一使用者的視覺範圍；以及依據環境影像中的顯示螢幕於視覺範圍中所佔的比例調整至少一虛擬物件的顯示亮度。

本發明實施例提供一種顯示亮度調整方法，適用於包括頭戴式顯示裝置的擴增實境系統。頭戴式顯示裝置用以顯示至少一虛擬物件，所述方法包括下列步驟。藉由頭戴式顯示裝置上的影像擷取裝置擷取環境影像；偵測環境影像中的顯示螢幕；決定環境影像中使用者的視覺範圍；以及依據環境影像中的顯示螢幕於視覺範圍中所佔的比例調整至少一虛擬物件的顯示亮度。

基於上述，於本發明的實施例中，可透過環境影像中的顯示螢幕於視覺範圍中所佔的比例來預估使用者的觀看企圖，並據以調整頭戴式顯示裝置顯示虛擬物件的顯示亮度。藉此，可提昇使用者透過頭戴式顯示裝置觀看虛擬物件的觀看體驗。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明的部份實施例接下來將會配合附圖來詳細描述，以下的描述所引用的元件符號，當不同附圖出現相同的元件符號將視為相同或相似的元件。這些實施例只是本發明的一部份，並未揭示所有本發明的可實施方式。更確切的說，這些實施例只是本發明的專利申請範圍中的方法與系統的範例。

圖1是依照本發明一實施例的擴增實境系統的示意圖。請參照圖1，擴增實境系統10包括頭戴式顯示裝置110以及計算機裝置120，其可為單一整合系統或分離式系統。具體而言，擴增實境（AR）系統10中的頭戴式顯示裝置110與計算機裝置120可以實作成一體式（all-in-one，AIO）頭戴式顯示器。於另一實施例中，計算機裝置120可實施為電腦系統，並經由有線傳輸介面或是無線傳輸介面與頭戴式顯示裝置110相連。舉例而言，擴增實境系統10可實施為一體式的AR眼鏡，或者實施為經由通訊介面相連結的AR眼鏡與電腦系統。

擴增實境系統10用於向使用者提供擴增實境內容。需特別說明的是，擴增實境系統10中的頭戴式顯示裝置110用以顯示至少一虛擬物件，且此虛擬物件會顯示於真實場景中的顯示螢幕130的周圍。顯示螢幕130例如為智慧電視、筆記型電腦、平板電腦或智慧型手機的顯示螢幕或桌上型顯示器，本發明對此不限制。

頭戴式顯示裝置110包括影像擷取裝置111以及顯示器112。影像擷取裝置111用以擷取環境影像並且包括具有透鏡以及感光元件的攝像鏡頭。感光元件用以感測進入透鏡的光線強度，進而產生影像。感光元件可以例如是電荷耦合元件（charge coupled device，CCD）、互補性氧化金屬半導體（complementary metal-oxide semiconductor，CMOS）元件或其他元件，本發明不在此設限。在一實施例中，影像擷取裝置111固定設置於頭戴式顯示裝置110上，並用於拍攝位於頭戴式顯示裝置110前方的實際場景。舉例而言，當使用者配戴頭戴式顯示裝置110時，影像擷取裝置111可位於使用者雙眼之間或位於某一眼外側而朝使用者前方的實際場景進行拍攝動作。

顯示器112是具有一定程度的光線穿透性的顯示裝置，使用者觀看時能夠呈現出相對於觀看者另一側的實際場景。顯示器112可以液晶、有機發光二極體、電子墨水或是投影方式等顯示技術顯示虛擬物件，其具有半透明或是透明的光學鏡片。因此，使用者透過顯示器112所觀看到的內容將會是疊加虛擬物件的擴增實境場景。在一實施例中，顯示器112可實作為擴增實境眼鏡的鏡片。需說明的是，當使用者配戴頭戴式顯示裝置110時，顯示器112會阻擋部份的環境光傳遞至使用者的眼睛。亦即，使用者經由頭戴式顯示裝置110觀看顯示螢幕130時，使用者感受到的螢幕亮度會下降。舉例而言，假設顯示螢幕130的出光亮度原本為100尼特（nits），但使用者透過頭戴式顯示裝置110是看到亮度為50尼特（nits）的顯示螢幕130。頭戴式顯示裝置110的光穿透率可經過事前測試而得知。舉例而言，光穿透率可以是50%或其他百分比例，其是依據顯示器112的種類與材料而決定。

然而，除了影像擷取裝置111以及顯示器112之外，頭戴式顯示裝置110更可包括未繪示於圖1的元件，像是揚聲器、動作感測器、控制器以及各式通信介面等等，本發明對此不限制。

另一方面，計算機裝置120可包括儲存裝置122，以及處理器123。儲存裝置122用以儲存資料與供處理器123存取的程式碼（例如作業系統、應用程式、驅動程式）等資料，其可以例如是任意型式的固定式或可移動式隨機存取記憶體（random access memory，RAM）、唯讀記憶體（read-only memory，ROM）、快閃記憶體（flash memory）或其組合。

處理器123耦接儲存裝置122，例如是中央處理單元（central processing unit，CPU）、應用處理器（application processor，AP），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（microprocessor）、數位訊號處理器（digital signal processor，DSP）、影像訊號處理器（image signal processor，ISP）、圖形處理器（graphics processing unit，GPU）或其他類似裝置、積體電路及其組合。處理器123可存取並執行記錄在儲存裝置122中的程式碼與軟體元件，以實現本發明實施例中的顯示亮度調整方法。

為了方便說明，以下將以計算機裝置120實施為包括內建的顯示螢幕130且經由習知通訊介面與頭戴式顯示裝置110相連的電腦系統為範例進行說明。具體而言，於一實施例中，計算機裝置120可將相關的AR內容提供予頭戴式顯示裝置110，再由頭戴式顯示裝置110呈現予使用者觀看。舉例而言，計算機裝置120可實施為筆記型電腦、智慧型手機、平板電腦、電子書、遊戲機等具有顯示功能與運算功能的電子裝置，本發明並不對此限制。顯示螢幕130可以是液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）、發光二極體（Light Emitting Diode，LED）顯示器、有機發光二極體（Organic Light Emitting Diode，OLED）等各類型的顯示器，本發明對此不限制。

圖2是依照本發明一實施例的擴增實境系統的示意圖。請參照圖2，當使用者在配戴頭戴式顯示裝置110的情況下觀看真實場景中的顯示螢幕130時，影像擷取裝置111會朝顯示螢幕130拍攝環境影像。於一實施例中，計算機裝置120可依據環境影像來定位顯示螢幕130的邊框，並依據定位結果決定虛擬物件的顯示參數，像是顯示邊界、顯示尺寸或顯示位置等等，致使虛擬物件可顯示為位於顯示螢幕130的上方或左右兩側，而不會遮蔽到顯示螢幕130的顯示內容。如圖2的範例所示，使用者可看到以顯示螢幕130的右顯示邊框E_R為錨定基準而顯示的虛擬物件V_R。此外，於一實施例中，虛擬物件V_R還可以是視窗、文件、影像、桌面或執行應用程式生成的視覺輸出等等，本發明對此不限制。

需說明的是，於一實施例中，影像擷取裝置111可定時地拍攝環境影像（例如以30Hz的擷取幀率來產生環境影像），而計算機裝置120可持續更新虛擬物件V_R的顯示參數。藉此反應於使用者的位置改變或其頭部轉動，虛擬物件V_R可顯示於實際場景中的特定位置。本發明對於虛擬物件的顯示位置並不限制。像是，虛擬物件可顯示於實際場景中的固定位置。舉例而言，於一應用情境中，當使用者的預估觀看方向為D1時，頭戴式顯示裝置110不會顯示虛擬物件V_R。當使用者的頭部小幅度向右偏轉而預估觀看方向為D2時，頭戴式顯示裝置110可顯示局部或完整的虛擬物件V_R。當使用者的頭部大幅度向右偏轉而預估觀看方向為D3時，頭戴式顯示裝置110可顯示完整的虛擬物件V_R，且虛擬物件V_R與顯示螢幕130之間的相對位置關係不會改變。

基此，於一實施例中，計算機裝置120可反應於使用者的頭部偏轉方向或視線方向改變來調整虛擬物件V_R的顯示亮度或/與顯示螢幕130的螢幕亮度。藉此，當使用者想同時觀看顯示螢幕130與虛擬物件V_R時，顯示螢幕130的螢幕亮度與虛擬物件V_R的亮度不會出現明顯的落差。此外，當使用者是專注於觀看虛擬物件V_R時，可調升虛擬物件V_R的顯示亮度。當使用者是專注於觀看顯示螢幕130時，可調降虛擬物件V_R的顯示亮度。

以下即搭配擴增實境系統10的各元件列舉實施例，以說明顯示亮度調整方法的詳細步驟。圖3是依照本發明一實施例的顯示亮度調整方法的流程圖。請參照圖1與圖3，本實施例的方式適用於上述實施例中的擴增實境系統10，以下即搭配擴增實境系統10中的各項元件說明本實施例之顯示亮度調整方法的詳細步驟。

於步驟S310，透過頭戴式顯示裝置110上的影像擷取裝置111擷取環境影像。環境影像為位於使用者周遭的實際場景的影像。詳細來說，實際場景的影像關聯於影像擷取裝置111的視野範圍。於一實施例中，影像擷取裝置111可依據一擷取幀率擷取環境影像。影像擷取裝置111可透過有線傳輸介面或無線傳輸介面將環境影像傳送計算機裝置120。

於步驟S320，處理器123偵測環境影像中的顯示螢幕130。像是，處理器123可透過邊緣偵測、特徵匹配或物件偵測等等影像分析技術來偵測環境影像中的顯示螢幕130。於一實施例中，處理器123可辨識環境影像中顯示螢幕130的邊框。舉例而言，顯示螢幕130之螢幕邊緣或螢幕角落可呈現有特殊標記，而計算機裝置120可依據環境影像的特殊標記來偵測顯示螢幕130的邊框。特殊標記可以是貼附於顯示器130上的貼紙，或由顯示螢幕130自行顯示特殊標記。是以，AR內容可以顯示螢幕130的邊框為錨定基準來產生。

於步驟S330，處理器123決定環境影像中使用者的視覺範圍。於此，當環境影像中的視覺範圍可用以辨識使用者的觀看企圖。視覺範圍於環境影像中的尺寸與位置可以是固定參數或變動參數，其可依據實際需求而預設。於一實施例中，處理器123可依據頭戴式顯示裝置110的投影視野範圍（Field of View，FoV）獲取環境影像中使用者的視覺範圍。在此情況下，當頭戴式顯示裝置110完成製造，所述視覺範圍於環境影像中的尺寸與位置是基於影像擷取裝置111的裝設位置與顯示器112之顯示特性而產生的固定參數。

於步驟S340，處理器123依據環境影像中的顯示螢幕130於視覺範圍中所佔的比例調整至少一虛擬物件的顯示亮度。具體而言，處理器123可自環境影像中辨識出顯示螢幕130，並判斷環境影像中視覺範圍中被顯示螢幕130佔據的影像區塊大小與視覺範圍之影像區塊大小之間的比例。接著，處理器123可依據比例的大小來決定調升或調降至少一虛擬物件的顯示亮度。

舉例而言，當比例大於第一臨界值時，代表使用者專注於觀看顯示螢幕130，處理器123可將至少一虛擬物件的顯示亮度從預設值調降為低亮度值。當比例小於第二臨界值時，代表使用者專注於觀看虛擬物件，處理器123可將至少一虛擬物件的顯示亮度從預設值調降為高亮度值。於一實施例中，處理器123可透過查表而決定至少一虛擬物件的顯示亮度。於一實施例中，處理器123可透過預設函式而決定至少一虛擬物件的顯示亮度。此外，處理器123可透過控制顯示器112的光源亮度或虛擬物件的像素資料來調整虛擬物件的顯示亮度。

圖4是依照本發明一實施例的調整虛擬物件之顯示亮度的流程圖。請參照圖1與圖4，圖4所示的流程為圖3步驟S340的一實施例。本實施例的方式適用於上述實施例中的擴增實境系統10，以下即搭配擴增實境系統10中的各項元件說明本實施例之顯示亮度調整方法的詳細步驟。

於步驟S410，處理器123判斷環境影像中的顯示螢幕130於視覺範圍中所佔的比例是否大於第一臨界值。若步驟S410判斷為是，於步驟S420，反應於比例大於第一臨界值，處理器123將至少一虛擬物件的顯示亮度調整為大於參考亮度值。例如，處理器123可至少一虛擬物件的顯示亮度調整為大於參考亮度值的第一亮度值。於步驟S430，處理器123判斷環境影像中的顯示螢幕130於視覺範圍中所佔的比例是否小於第二臨界值。

若步驟S430判斷為是，於步驟S440，反應於比例小於第二臨界值，處理器123將至少一虛擬物件的顯示亮度調整為小於參考亮度值。例如，處理器123可至少一虛擬物件的顯示亮度調整為小於參考亮度值的第二亮度值。於此，第一臨界值大於第二臨界值，且第一亮度值小於第二亮度值。此外，若步驟S430判斷為否，於步驟S450，反應於比例介於第一臨界值與第二臨界值之間，將至少一虛擬物件的顯示亮度調整為等於參考亮度值。舉例而言，表1是以第一臨界值為30%且第二臨界值為60%為例的亮度調整範例。 表1

環境影像中的顯示螢幕於視覺範圍中所佔的比例	虛擬物件的顯示亮度
60％～100％	第一亮度值(＞參考亮度值)
30％～60％	參考亮度值
0～30％	第二亮度值(＜參考亮度值)

然而，表1與圖4的範例僅以虛擬物件的顯示亮度進行三段調整為例，但本發明不限制於此。於其他實施例中，虛擬物件的顯示亮度可依據上述比例而進行多於三段的調整。

需說明的是，於一實施例中，處理器123可依據顯示螢幕130的螢幕亮度與頭戴式顯示裝置110的光穿透率決定參考亮度值。於一實施例中，處理器123可將顯示螢幕130的螢幕亮度乘上述光穿透率而決定參考亮度值。例如，假設頭戴式顯示裝置110的光穿透率為50%，當顯示螢幕130的螢幕亮度為100nits時，參考亮度值可以為50nits。於此，可藉由頭戴式顯示裝置110上的感光裝置感測顯示螢幕130的螢幕亮度，上述感光裝置例如是影像擷取裝置111或者是其他配置於頭戴式顯示裝置110上可感測亮度資訊的亮度感測器。或者，顯示螢幕130可透過顯示介面而自行將螢幕亮度提供給處理器123。如此一來，由於參考亮度值是依據顯示螢幕130的螢幕亮度而決定，且虛擬物件的顯示亮度是考量參考亮度值而調整，可使得虛擬物件的顯示亮度反應於使用者的觀看企圖而基於顯示螢幕130的螢幕亮度而調整。藉此，大幅提昇觀看體驗。

值得一提的是，於一實施例中，反應於至少一虛擬物件的顯示亮度無法被調整為小於參考亮度值或大於參考亮度值，處理器123可調整顯示螢幕130的顯示亮度。藉此，反應於顯示螢幕130的顯示亮度被調整，參考亮度值也會對應改變，以達到至少一虛擬物件的顯示亮度可以被調整為小於參考亮度值或大於參考亮度值的目的。舉例而言，當至少一虛擬物件的顯示亮度無法被調整為大於參考亮度值，處理器123可調降顯示螢幕130的顯示亮度。當至少一虛擬物件的顯示亮度無法被調整為小於參考亮度值，處理器123可調升顯示螢幕130的顯示亮度。

圖5A至圖5C是依照本發明一實施例的調整虛擬物件的顯示亮度的情境示意圖。於本實施例中，視覺範圍R1是依據頭戴式顯示裝置110的投影FoV而決定，並且處理器123可依據表1的範例來調整虛擬物件的顯示亮度。如圖5A所示，顯示螢幕130完整的出現於環境影像Img_S1的視覺範圍R1內，環境影像Img_S1中的顯示螢幕130於視覺範圍R1中所佔的比例大於60%。詳細而言，環境影像Img_S1中的顯示螢幕130於視覺範圍R1中所佔的比例為顯示螢幕130於環境影像Img_S1中的影像區塊大小（例如N個像素）除以視覺範圍R1的影像區塊大小（例如M個像素）再乘以百分比，亦即，N/M*100%。在此情況下，代表使用者專注於觀看顯示螢幕130，處理器123可將虛擬物件V_R的顯示亮度調降為小於參考亮度值，以避免虛擬物件V_R干擾使用者。

如圖5B所示，顯示螢幕130的局部出現於環境影像Img_S2的視覺範圍R1內，環境影像Img_S2中的顯示螢幕130於視覺範圍R1中所佔的比例介於30%～60%。詳細而言，環境影像Img_S2中的顯示螢幕130於視覺範圍R1中所佔的比例為顯示螢幕130於環境影像Img_S2中視覺範圍R1內的影像區塊大小（例如P個像素，P小於N）除以視覺範圍R1的影像區塊大小（例如M個像素）再乘以百分比，亦即，P/M*100%。在此情況下，代表使用者想一起觀看顯示螢幕130與虛擬物件V_R，處理器123可將虛擬物件V_R的顯示亮度調整為等於參考亮度值，以避免使用者透過頭戴式顯示裝置110看到顯示螢幕130的亮度與虛擬物件V_R的亮度出現明顯的落差。

如圖5C所示，顯示螢幕130的局部出現於環境影像Img_S3的視覺範圍R1內，環境影像Img_S3中的顯示螢幕130於視覺範圍R1中所佔的比例小於30%。詳細而言，環境影像Img_S3中的顯示螢幕130於視覺範圍R1中所佔的比例為顯示螢幕130於環境影像Img_S3中視覺範圍R1內的影像區塊大小（例如Q個像素，Q小於P）除以視覺範圍R1的影像區塊大小（例如M個像素）再乘以百分比，亦即，Q/M*100%。在此情況下，代表使用者50專注於觀看虛擬物件V_R，處理器123可將虛擬物件V_R的顯示亮度調高為大於參考亮度值，好讓使用者可更清楚看到虛擬物件V_R。

圖6是依照本發明一實施例的擴增實境系統的方塊圖。請參照圖6，於本實施例中，頭戴式顯示裝置110可更包括一眼球追蹤裝置113，以更準確地預估使用者的視線。眼球追蹤裝置113可包括在執行眼球追蹤技術時所需的各式硬體，例如紅外線發射器、紅外線攝影機，以及用於分析紅外線影像的運算單元等等，但可不限於此。眼球追蹤裝置110可偵測使用者的注視點。眼球追蹤裝置113配置於頭戴式顯示裝置110上，可偵測使用者的瞳孔位置與其他眼部資訊，並根據使用者的瞳孔位置與其他眼部資訊來估測視線方向與注視點。具體而言，眼球追蹤裝置113可偵測使用者之視線投射於顯示器112上的投射點，並進一步將上述投射點映射至環境影像而獲取環境影像中的注視點。藉此，處理器123可依據使用者的視線調整虛擬物件的顯示亮度。

具體而言，於一實施例中，用以辨識使用者之觀看企圖的視覺範圍是依據眼球追蹤裝置所感測到的注視點而定義。處理器123可將注視點設為視覺範圍的中心點，而依據預設的視角範圍決定環境影像中使用者的視覺範圍。上述視角範圍例如為預設的5度至30度或由使用者自行設置，本發明對此不限制。換言之，當眼球追蹤裝置113偵測出注視點之後，處理器123可依據已知的視角範圍決定視覺範圍的尺寸，而視覺範圍的位置是依據注視點於環境影像中的位置而決定。

圖7A至圖7D是依照本發明一實施例的調整虛擬物件的顯示亮度的情境示意圖。於本實施例中，視覺範圍R2_1～R2_4是依據眼球追蹤裝置113所偵測的注視點F1而決定，並且處理器123可依據表1的範例來調整虛擬物件的顯示亮度。

如圖7A所示，影像擷取裝置111可擷取環境影像Img_S4。處理器123可基於眼球追蹤裝置113所偵測的注視點F1與視角範圍而決定視覺範圍R2_1。環境影像Img_S4中的顯示螢幕130於視覺範圍R2_1中所佔的比例大於60%（圖示的比例實際為100%）。詳細而言，環境影像Img_S4中的顯示螢幕130於視覺範圍R2_1中所佔的比例為顯示螢幕130於視覺範圍R2_1中的影像區塊大小（例如S個像素）除以視覺範圍R2_1的影像區塊大小（例如S個像素）再乘以百分比，亦即，S/S*100%。基此，處理器123可將虛擬物件V_R的顯示亮度調降為小於參考亮度值，以避免虛擬物件V_R干擾使用者。

如圖7B所示，影像擷取裝置111可擷取環境影像Img_S5。處理器123可基於眼球追蹤裝置113所偵測的注視點F1與視角範圍而決定視覺範圍R2_2。於此，環境影像Img_S1中的顯示螢幕130於視覺範圍R2_2中所佔的比例大於60%（圖示的比例實際為100%）。詳細而言，環境影像Img_S5中的顯示螢幕130於視覺範圍R2_2中所佔的比例為顯示螢幕130於視覺範圍R2_2中的影像區塊大小（例如S個像素）除以視覺範圍R2_2的影像區塊大小（例如S個像素）再乘以百分比，亦即，S/S*100%。基此，處理器123可將虛擬物件V_R的顯示亮度調降為小於參考亮度值，以避免虛擬物件V_R干擾使用者。

如圖7C所示，影像擷取裝置111可擷取環境影像Img_S6。處理器123可基於眼球追蹤裝置113所偵測的注視點F1與視角範圍而決定視覺範圍R2_3。環境影像Img_S6中的顯示螢幕130於視覺範圍R2_3中所佔的比例介於30%～60%。詳細而言，環境影像Img_S6中的顯示螢幕130於視覺範圍R2_3中所佔的比例為顯示螢幕130於視覺範圍R2_3中的影像區塊大小（例如Y個像素，Y小於S）除以視覺範圍R2_3的影像區塊大小（例如S個像素）再乘以百分比，亦即，Y/S*100%。基此，處理器123可將虛擬物件V_R的顯示亮度調整為等於參考亮度值。需注意的是，比較圖7B與圖7C可知，在使用者頭部沒有轉動的情況下，虛擬物件V_R的顯示亮度可依據使用者的視線來調整。

如圖7D所示，影像擷取裝置111可擷取環境影像Img_S7。處理器123可基於眼球追蹤裝置113所偵測的注視點F1與視角範圍而決定視覺範圍R2_4。環境影像Img_S1中的顯示螢幕130於視覺範圍R2_4中所佔的比例小於30%（圖示的比例實際為0%）。詳細而言，環境影像Img_S7中的顯示螢幕130於視覺範圍R2_4中所佔的比例為顯示螢幕130於視覺範圍R2_4中的影像區塊大小（例如0個像素）除以視覺範圍R2_4的影像區塊大小（例如S個像素）再乘以百分比，亦即，0/S*100%。基此，處理器123可將虛擬物件V_R的顯示亮度調升為大於參考亮度值，以清晰顯示虛擬物件V_R。

此外，於一實施例中，反應於控制物件指向至少一虛擬物件，處理器123可調整至少一虛擬物件的顯示亮度。上述控制物件例如是鼠標。使用者可透過手勢或滑鼠來控制鼠標的位置。舉例而言，當控制物件指向一特定虛擬物件時，處理器123可將特定虛擬物件的顯示亮度調升為高於其他虛擬物件的顯示亮度，以凸顯使用者選擇的虛擬物件。

綜上所述，於本發明實施例中，當使用者配戴頭戴式顯示裝置觀看顯示螢幕時，虛擬物件的顯示亮度可反應於使用者的視線與頭部轉動而動態調整。因此，當使用者專注於觀看虛擬物件時，虛擬物件的顯示亮度可以提昇而清楚顯示。此外，虛擬物件的顯示亮度是考量到顯示螢幕與頭戴式顯示裝置的光穿透率而進行調整，因而可避免虛擬物件的顯示干擾使用者觀看顯示螢幕。藉此，透過依據使用者的視線資訊與顯示螢幕的螢幕亮度調整虛擬物件的顯示亮度，可大幅提昇使用者的使用者體驗。

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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10:擴增實境系統 110:頭戴式顯示裝置 120:計算機裝置 111:影像擷取裝置 112:顯示器 113:眼球追蹤裝置 130:顯示螢幕 122:儲存裝置 123:處理器 E_R:右顯示邊框 V_R:虛擬物件 R1、R2_1～R2_4:視覺範圍 Img_S1～Img_S7:環境影像 F1:注視點 S310～S350、S410～S450:步驟

圖1是依照本發明一實施例的擴增實境系統的方塊圖。 圖2是依照本發明一實施例的擴增實境系統的示意圖。 圖3是依照本發明一實施例的擴增實境系統的顯示亮度調整方法的流程圖。 圖4是依照本發明一實施例的調整虛擬物件的顯示亮度的流程圖。 圖5A至5C是依照本發明一實施例的調整虛擬物件的顯示亮度的情境示意圖。 圖6是依照本發明一實施例的擴增實境系統的方塊圖。 圖7A至7D是依照本發明一實施例的調整虛擬物件的顯示亮度的情境示意圖。

10:擴增實境系統

110:頭戴式顯示裝置

120:計算機裝置

130:顯示螢幕

111:影像擷取裝置

112:顯示器

122:儲存裝置

123:處理器

Claims (10)

1. 一種擴增實境系統，包括： 一頭戴式顯示裝置，包括影像擷取裝置，並用以顯示至少一虛擬物件，其中該影像擷取裝置擷取一環境影像；以及 一計算機裝置，連接該頭戴式顯示裝置，並包括： 一儲存裝置；以及 一處理器，耦接該儲存裝置，經配置以： 偵測該環境影像中的顯示螢幕； 決定該環境影像中一使用者的視覺範圍；以及 依據該環境影像中的該顯示螢幕於該視覺範圍中所佔的比例調整該至少一虛擬物件的顯示亮度。
2. 如請求項1所述的擴增實境系統，其中該處理器偵測該環境影像中的該顯示螢幕的操作包括： 辨識該環境影像中該顯示螢幕的邊框。
3. 如請求項1所述的擴增實境系統，其中該處理器依據該環境影像中的該顯示螢幕於該視覺範圍中所佔的該比例調整該至少一虛擬物件的該顯示亮度的操作包括： 反應於該比例大於一第一臨界值，將該至少一虛擬物件的該顯示亮度調整為大於一參考亮度值；以及 反應於該比例小於一第二臨界值，將該至少一虛擬物件的該顯示亮度調整為小於該參考亮度值，其中該第一臨界值大於該第二臨界值。
4. 如請求項3所述的擴增實境系統，其中該處理器依據該環境影像中的該顯示螢幕於該視覺範圍中所佔的該比例調整該至少一虛擬物件的該顯示亮度的操作更包括： 反應於該比例介於該第一臨界值與該第二臨界值之間，將該至少一虛擬物件的該顯示亮度調整為等於該參考亮度值。
5. 如請求項3所述的擴增實境系統，其中該處理器依據該環境影像中的該顯示螢幕於該視覺範圍中所佔的該比例調整該至少一虛擬物件的該顯示亮度的操作更包括： 依據該顯示螢幕的螢幕亮度與該頭戴式顯示裝置的光穿透率決定該參考亮度值。
6. 如請求項5所述的擴增實境系統，其中該處理器更經配置以： 反應於該至少一虛擬物件的顯示亮度無法被調整為小於該參考亮度值或大於該參考亮度值，調整該顯示螢幕的該顯示亮度。
7. 如請求項1所述的擴增實境系統，其中該頭戴式顯示裝置更包括一眼球追蹤裝置，該眼球追蹤裝置偵測該使用者的注視點，而該處理器決定該環境影像中該使用者的該視覺範圍的操作包括： 將該注視點設為該視覺範圍的中心點，而依據一視角範圍決定該環境影像中該使用者的該視覺範圍。
8. 如請求項1所述的擴增實境系統，其中該該處理器決定該環境影像中該使用者的該視覺範圍的操作包括： 依據該頭戴式顯示裝置的投影視野範圍而獲取該環境影像中該使用者的該視覺範圍。
9. 如請求項1所述的擴增實境系統，其中該處理器更經配置以： 反應於一控制物件指向該至少一虛擬物件，調整該至少一虛擬物件的顯示亮度。
10. 一種顯示亮度調整方法，適用於包括頭戴式顯示裝置的擴增實境系統，其中頭戴式顯示裝置用以顯示至少一虛擬物件，所述方法包括： 藉由該頭戴式顯示裝置上的影像擷取裝置擷取環境影像； 偵測該環境影像中的顯示螢幕； 決定該環境影像中一使用者的視覺範圍；以及 依據該環境影像中的該顯示螢幕於該視覺範圍中所佔的比例調整該至少一虛擬物件的顯示亮度。

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