TWI746065B - 頭戴式裝置及其驅動方法 - Google Patents
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Abstract
提供適用於一頭戴式裝置的一種驅動方法。驅動方法包含以下操作:移動頭戴式裝置的第一影像擷取單元以及第二影像擷取單元以分別擷取兩張左眼影像以及兩張右眼影像;根據兩張左眼影像中至少一左眼特徵計算第一瞳距;根據兩張右眼影像中至少一右眼特徵計算第二瞳距;根據第一瞳距與第二瞳距計算雙瞳間距;以及根據雙瞳間距調整頭戴式裝置的第一透鏡與第二透鏡間的距離。
Description
本揭示文件係關於一種頭戴式裝置及其驅動方法,特別是關於一種根據使用者雙瞳間距適應性地調整透鏡間距離的頭戴式裝置及其驅動方法。
虛擬實境係一種藉由電腦模擬三維虛擬環境的技術,將視覺、聽覺、觸覺以及其他感官上的模擬提供給使用者。虛擬實境的頭戴式裝置包含兩透鏡,分別對應提供立體顯示影像的左以及右顯示器。然而,當兩透鏡間的距離與使用者的雙瞳間距不匹配時,使用者可能會觀察到影像失真,其不單單破壞使用者的體驗也會造成虛擬現實暈動症。
本揭示文件提供一種驅動方法,適用於一頭戴式裝置,其包含:移動頭戴式裝置的第一影像擷取單元以及第二影像擷取單元以分別擷取兩張左眼影像以及兩張右眼影像;根據兩張左眼影像中至少一左眼特徵計算第一瞳距;根據兩張右眼影像中至少一右眼特徵計算第二瞳距;根據第一瞳距與第二瞳距計算雙瞳間距;以及根據雙瞳間距調整頭戴式裝置的第一透鏡與第二透鏡間的距離。
本揭示文件提供一種一頭戴式裝置,其包含第一透鏡、第二透鏡、第一影像擷取單元、第二影像擷取單元以及處理電路。第一影像擷取單元與第一透鏡設置於第一容座。第二影像擷取單元與第二透鏡設置於第二容座。處理電路適用於:移動頭戴式裝置的第一影像擷取單元以及第二影像擷取單元以分別擷取兩張左眼影像以及兩張右眼影像;根據兩張左眼影像中至少一左眼特徵計算第一影像擷取單元與左瞳孔間的第一瞳距;根據兩張右眼影像中至少一右眼特徵計算第二影像擷取單元與右瞳孔間的第二瞳距;根據第一瞳距與第二瞳距計算雙瞳間距;以及根據雙瞳間距自動調整或提示使用者手動調整第一透鏡與第二透鏡間的距離。
應當理解,前面的一般性描述與後面的詳細描述為示例,且旨在提供對所要求保護的本揭示文件進一步解釋。
以下將配合所附圖式對本揭示文件的實施例作詳細說明,在所附圖式和說明書中,相同的標號表示相同或類似的元件或方法流程。
第1圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的頭戴式裝置100的簡化後功能方塊圖。頭戴式裝置100包含第一殼架110a、第二殼架110b、第一顯示器120a、第二顯示器120b、第一透鏡130a以及第二透鏡130b。第一殼架110a以及第二殼架110b實質上為桶狀。第一顯示器120a和第一透鏡130a被設置於第一殼架110a的相對兩側,使得第一顯示器120a和第一透鏡130a分隔一適當距離。第二顯示器120b和第二透鏡130b以類似方式與第二殼架110b組裝。為了圖式簡潔,頭戴式裝置100的其他功能方塊未被繪示於第1圖。
在一些實施例中,頭戴式裝置100可用於虛擬實境系統,擴增式實境系統及/或混和式實境系統。使用者可透過第一透鏡130a以及第二透鏡130b觀看第一顯示器120a以及第二顯示器120b提供的互動多媒體影像。
頭戴式裝置100進一步包含第一影像擷取單元140a、第二影像擷取單元140b、第一鏡框架150a、第二鏡框架150b以及複數個光源160。第一鏡框架150a以及第一透鏡130a被設置於第一殼架110a的相同端,且第一鏡框架150a露出第一透鏡130a。第二鏡框架150b以及第二透鏡130b被設置於第二殼架110b的相同端,且第二鏡框架150b露出第二透鏡130b。多個光源160被設置於第一鏡框架150a以及第二鏡框架150b上,但本揭示文件不限於此。由多個光源160發出的光線照亮使用者左眼10a以及右眼10b。第一影像擷取單元140a以及第二影像擷取單元140b分別被設置於第一鏡框架150a以及第二鏡框架150b上,並用以藉由接收左眼10a以及右眼10b反射的光線來擷取關於左眼10a以及右眼10b的影像。換言之,當第一殼架110a移動時,第一顯示器120a以及第一影像擷取單元140a隨著第一殼架110a移動。同樣地,當第二殼架110b移動時,第二顯示器120b以及第二影像擷取單元140b隨著第二殼架110b移動。
實務上,第一影像擷取單元140a以及第二影像擷取單元140b可用紅外線攝影模組實現。第一鏡框架150a以及第二鏡框架150b可用固定環實現。複數個光源160可用發出無害於左眼10a以及右眼10b的不可見光(例如,紅外線光)的發光二極體實現。
頭戴式裝置100進一步包含處理電路170,處理電路170耦接於第一影像擷取單元140a、第二影像擷取單元140b以及用於使第一殼架110a以及第二殼架110b沿著軌道20移動的機械裝置,例如步進馬達(未繪示於第1圖)。處理電路170包含至少一記憶模組172以儲存一電腦程式174。處理電路170用以執行電腦程式174,以根據第一影像擷取單元140a以及第二影像擷取單元140b擷取的影像中的眼睛特徵來計算使用者的雙瞳間距(interpupillary distance)。處理電路170也用以根據雙瞳間距調整第一殼架110a和第二殼架110b間的距離(亦即,第一顯示器120a與第二顯示器120b間的距離)。
實作上,處理電路170可用一或多個通用的單晶片或是多晶片處理器、數位訊號處理器(DSPs)、特殊應用積體電路(ASICs)、場效可規劃邏輯陣列(FPGAs)、其他可編程邏輯裝置或上述之組合來實現。記憶模組172可用非揮發性記憶體,例如單層或多層快閃記憶體實現。
頭戴式裝置100更包含主體30、複數個頭帶40以及基座50。第一殼架110a、第二殼架110b以及軌道20被設置於主體30。在一些實施例中,處理電路170被容納或設置在主體30,但本揭示文件不限於此。頭帶40耦接於主體30和基座50之間來形成使用者的頭部的容置空間60。
第2圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的計算雙瞳間距的驅動方法的流程圖。處理電路170可執行電腦程式174以操作驅動方法200。於操作S201,頭戴式裝置100藉由移動第一殼架110a來移動第一影像擷取單元140a,分別在不同的兩個位置擷取兩張左眼10a的影像。頭戴式裝置100也藉由移動第二殼架110b來移動第二影像擷取單元140b,分別在不同的兩個位置擷取兩張右眼10b的影像。
在一些實施例中,如第3A圖與第3B圖所繪示的第一影像擷取單元140a以及第二影像擷取單元140b於操作S201中之移動方式的示意圖。第一影像擷取單元140a以及第二影像擷取單元140b先朝彼此靠近而移動至位置P1a以及位置P1b,以分別擷取一張左眼10a影像以及一張右眼10b影像。然後,第一影像擷取單元140a以及第二影像擷取單元140b彼此遠離而移動至位置P2a以及位置P2b,以分別擷取另一張左眼10a影像以及另一張右眼10b影像。換言之,於操作S201,第一殼架110a和第二殼架110b先以靠近彼此的方式移動再以遠離彼此的方式移動。
在一些實施例中,為了確保使用者於操作S201中維持實質上直視前方,第一顯示器 120a與第二顯示器 120b可分別顯示第一興趣點 310a以及第二興趣點 310b。第一興趣點 310a具有與第一顯示器 120a移動方向(亦即,第一殼架110a與第一影像擷取單元140a的方向) 相反的移動方向。第二興趣點 310b具有與第二顯示器 120b移動方向(亦即,第二殼架110b與第二影像擷取單元140b的方向) 相反的移動方向。如第3A圖所示,舉例來說,當第一顯示器 120a和第二顯示器 120b以彼此靠近的方式移動,第一興趣點 310a與第二興趣點 310b以彼此遠離的方式移動。如第3B圖所示,舉另一個例子來說,當第一顯示器 120a和第二顯示器 120b以彼此遠離的方式移動,第一興趣點 310a與第二興趣點 310b以彼此靠近的方式移動。
在其他一些實施例中,第一影像擷取單元 140a以及第二影像擷取單元 140b可於操作S201中先以彼此遠離的方式移動後再以彼此靠近的方式移動。在其他另一些實施例中,於操作S201,第一影像擷取單元 140a以及第二影像擷取單元 140b可僅以彼此靠近或是遠離的方式移動。
於操作S202,頭戴式裝置100計算左眼10a的第一瞳距(eye relief)。本揭示文件中的用詞『瞳距』定義為自使用者瞳孔至對應的透鏡外層(或外層的中心點)的距離。舉例來說,第一瞳距為自左眼10a至第一透鏡 130a的外層的距離。舉另一個例子來說,第二瞳距為自右眼10b至第二透鏡130b的外層的距離。如第4圖所示,第4圖為第一視瞳距以及第二瞳距計算過程的示意圖。頭戴式裝置100從在位置P1a以及位置P2a擷取的兩張左眼影像中辨識出左瞳孔12a。於在位置P1a擷取的左眼影像中,左瞳孔12a具有對應於座標X1_t1的位置。於在位置P2a擷取的左眼影像中,左瞳孔12a具有對應於座標X1_t2的另一位置。頭戴式裝置100根據座標X1_t1與座標X1_t2計算左瞳孔12a在兩張左眼影像中的左眼視差ΔX1,也就是說,左眼視差ΔX1為座標X1_t1與座標X1_t2間的距離。接著,如公式1所示,頭戴式裝置100依據以下參數計算第一瞳距:左眼視差ΔX1、第一影像擷取單元 140a的焦距Fx_a、第一影像擷取單元 140a與位於第一透鏡 130a外層表面的平面(如第5A~5C圖中所標註的平面510)間的等效長度L1以及第一影像擷取單元 140a的位移ΔDS1(亦即,位置P1a以及位置P2a間的距離)。(公式1)
於本實施例中,如第5A圖所示,第一影像擷取單元 140a實質上與第一透鏡 130a的外層表面在相同平面510上。因此,等效長度L1可被設為大約為0。
在另一個實施例中,第一影像擷取單元 140a以及第二影像擷取單元 140b可被分別設置於第一殼架 110a以及第二殼架 110b的外層表面上,如第5B圖所示。於此情況,在計算第一瞳距時,等效長度L1不應被忽略。
在又一實施例中,第一影像擷取單元 140a以及第二影像擷取單元 140b可被分別與熱鏡(hot mirrors)520一同設置於第一殼架 110a以及第二殼架 110b的內層表面上,如第5C圖所示。於此情況,在計算第一瞳距時,等效長度L1為平面510至熱鏡520再至第一影像擷取單元 140a的距離。
請參照第2圖與第4圖,於操作S203,頭戴式裝置100根據第二影像擷取單元 140b的位移ΔDS2、右眼視差ΔX2以及與第二影像擷取單元 140b相關的複數個相機參數計算右眼10b的第二瞳距。第二影像擷取單元 140b的位移ΔDS2為位置P1b以及位置P2b間的距離。右眼視差ΔX2對應於兩張右眼影像間右瞳孔12b的座標X2_t1與座標X2_t2的差距。與第二影像擷取單元 140b相關的相機參數包含第二影像擷取單元 140b的焦距FX_b以及等效長度L2。類似於等效長度L1,等效長度L2為第二影像擷取單元 140b與位於第二透鏡 130b外層表面的平面間的距離。也就是說,計算左眼10a的第一瞳距的過程也適用於計算右眼10b的第二瞳距。為了簡潔說明,上述計算過程在此不再贅述。
參照第2圖與第6圖。第6圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的雙瞳間距計算過程的示意圖。於操作S204,頭戴式裝置100計算第一影像擷取單元 140a的光軸610a與左眼影像(例如,於位置P2a擷取的左眼影像)中的左瞳孔12a間的第一距離ΔXlc。頭戴式裝置100也計算第二影像擷取單元 140b的光軸610b與右眼影像(例如,於位置P2b擷取的右眼影像)中的右瞳孔12b間的第二距離ΔXrc。如第6圖所示,在左眼影像中的左瞳孔12a對應座標X1_t2,而光軸610a對應左眼影像的中心(例如,座標原點)。因此,第一距離ΔXlc為座標X1_t2和左眼影像原點間的距離。右眼影像中的右瞳孔12b對應座標X2_t2,而光軸610b對應右眼影像的中心(例如,座標原點)。因此,第二距離ΔXrc為座標X2_t2和右眼影像原點間的距離。
於操作S205,頭戴式裝置 100計算左瞳孔12a與第一影像擷取單元 140a的光軸610a間的第三距離ΔXL,以及計算右瞳孔12b與第二影像擷取單元 140b的光軸610b間的第四距離ΔXR。第三距離ΔXL可根據左眼10a的第一瞳距、第一距離ΔXlc、第一影像擷取單元 140a的焦距Fx_a以及等效長度L1來計算,如公式2所示。第四距離ΔXR可根據右眼10b的第二瞳距、第二距離ΔXrc、第二影像擷取單元 140b的焦距Fx_b以及等效長度L2來計算,如公式3所示。(公式2)(公式3)
於操作S206,頭戴式裝置 100計算左瞳孔12a與右瞳孔12b間的雙瞳間距。雙瞳間距可根據第三距離ΔXL、第四距離ΔXR以及第一影像擷取單元140a與第二影像擷取單元140b的目前距離ΔD_cur,如公式4所示。由於第一殼架110a與第二殼架110b的位置由處理電路170決定,且第一影像擷取單元140a與第二影像擷取單元 140b安裝位置可預先儲存於記憶模組172,因此目前距離ΔD_cur(亦即位置P2a 與位置P2b間的距離)為已知參數。(公式4)
於操作S207,頭戴式裝置 100根據(例如,正相關於)雙瞳間距調整第一殼架 110a與第二殼架 110b間的距離,換言之,第一透鏡130a與第二透鏡130b間的距離係根據(例如,正相關於)雙瞳間距調整。在一些實施例中,第一透鏡130a的中心(例如,光軸)和第二透鏡130b的中心(例如,光軸)被調整為與雙瞳間距相等。
總結來說,驅動方法200其中一個優點是運算量相當的低,從而提供高執行速度。另一個優點在於,驅動方法200適用於各種影像擷取單元的實現方式,如第5A~5C圖所示的實施例。
第7圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的計算雙瞳間距的驅動方法的流程圖。第8圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的瞳距計算過程的示意圖。第9圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的雙瞳間距計算過程的示意圖。處理電路 170可執行電腦程式174以執行驅動方法700,且驅動方法700無需使用者在計算雙瞳間距時維持直視前方。操作S701與先前所述的操作S201類似,為了說明簡潔,在此不再贅述。
參照第7圖與第8圖。接續操作S701,於操作S702,頭戴式裝置 100從操作S701所擷取的兩張左眼影像中辨識複數個左眼特徵。複數個左眼特徵包含,但不限於,左眼瞼特徵、左眼虹膜特徵及/或左瞳孔12a。於操作S702,頭戴式裝置 100也根據複數個左眼特徵計算第一預測座標PX1_t1以及第二預測座標PX1_t2,如第8圖所示。第一預測座標PX1_t1對應於若使用者實質上直視前方時,於位置P1a所擷取的左眼影像中左瞳孔12a應在的位置。類似地,第二預測座標PX1_t2對應於若使用者實質上直視前方時,於位置P2a所擷取的左眼影像中左瞳孔12a應在的位置。
於操作S703,頭戴式裝置 100計算第一預測座標PX1_t1與第二預測座標PX1_t2間的左眼視差ΔX1,然後根據左眼視差ΔX1、第一影像擷取單元 140a的焦距FX_a、等效距離L1以及第一影像擷取單元 140a的位移ΔDS1計算左眼10a的第一瞳距,其與操作S202中所描述的計算過程類似,為了說明簡潔,在此不再贅述。
操作S704類似於操作S702,差別在於頭戴式裝置 100從操作S701所擷取的兩張右眼影像中辨識複數個右眼特徵,其中複數個右眼特徵包含,但不限於,右眼瞼特徵、右眼虹膜特徵及/或右瞳孔12b。接著,頭戴式裝置 100分別計算第三預測座標PX2_t1以及第四預測座標PX2_t2,第三預測座標PX2_t1以及第四預測座標PX2_t2分別對應於若使用者實質上直視方時,在兩張右眼影像中右瞳孔12b應在的位置。
於操作S705,頭戴式裝置 100計算第三預測座標PX2_t1以及第四預測座標PX2_t2之間的右眼視差ΔX2。接著,頭戴式裝置 100根據右眼視差ΔX2、第二影像擷取單元 140b的焦距FX_b、等效長度L2以及第二影像擷取單元 140b的位移ΔDS2計算右眼10b的第二瞳距,其與操作S203中所描述的計算過程類似,為了說明簡潔,在此不再贅述。
參照第7圖與第9圖。於操作S706,頭戴式裝置 100計算第二預測座標PX1_t2和第一影像擷取單元 140a的光軸610a之間的第一距離ΔXlc,並計算第四預測座標PX2_t2和第二影像擷取單元 140b的光軸610b之間的第二距離ΔXrc,其與操作S204中所描述的計算過程類似,為了說明簡潔,在此不再贅述。
於操作S707,頭戴式裝置 100根據第一距離ΔXlc、第一瞳距、第一影像擷取單元 140a的焦距FX_a和等效長度L1計算第三距離ΔXL。頭戴式裝置 100也根據第二距離ΔXrc、第二瞳距、第二影像擷取單元 140b的焦距FX_b和等效長度L2計算第四距離ΔXR,其中第三距離ΔXL和第四距離ΔXR的計算過程類似於操作S205中的敘述,為了說明簡潔,在此不再贅述。由於第一距離ΔXlc和第二距離ΔXrc是在假設使用者直視前方的情況下計算而得,第三距離ΔXL為左瞳孔預測位置ZL與第一影像擷取單元 140a的光軸610a間的差距,且第四距離ΔXR為右瞳孔預測位置ZR與第二影像擷取單元140b的光軸610b間的差距,也就是說,左瞳孔預測位置ZL以及右瞳孔預測位置ZR分別對應於若使用者直視前方時,左瞳孔12a和右瞳孔12b於容置空間60中應在的位置。
接著,頭戴式裝置 100進行分別相似於操作S206與操作S207的操作S708以及操作S709。,頭戴式裝置 100於操作S708計算雙瞳間距,並於操作S709中根據 (例如,正相關於) 雙瞳間距調整第一透鏡130a與第二透鏡130b間的距離。為了說明簡潔,在此不再贅述。於本實施例中,雙瞳間距為左瞳孔預測位置ZL以及右瞳孔預測位置ZR間的距離。在一些實施例中,於操作S709,第一透鏡 130a的中心(例如,光軸)和第二透鏡130b的中心(例如,光軸)間的距離被調整為與雙瞳間距相同。
因此,驅動方法700的其中一個優點為使用者無需在計算雙瞳間距時維持直視前方。
在一些實施例中,頭戴式裝置100於驅動方法200的操作S207,或驅動方法700的操作S709中用預定聲音、預定光學圖案或是上述之組合,提示使用者根據雙瞳間距手動調整第一透鏡 130a和第二透鏡130b間的距離。
在一些實施例中,於操作S702辨識複數個左眼特徵和右眼特徵後,頭戴式裝置 100可於容置空間60的座標系統中例如藉由n點透視(Perspective-n-point, PnP)演算法來建構三維左眼模型與三維右眼模型。頭戴式裝置 100可更進一步的將上述三維左眼模型與三維右眼模型在容置空間60的座標儲存於記憶模組172。在這些實施例中,當使用者之後戴上頭戴式裝置 100,或頭戴式裝置 100因使用者劇烈動作而移位或旋轉,頭戴式裝置 100無須重新計算雙瞳間距,而可根據儲存於記憶模組172中的三維兩眼模型來自動調整,或是提示使用者手動調整第一透鏡 130a和第二透鏡130b間的距離。
在一些雙瞳間距已經被測定的實施例中,頭戴式裝置 100可進一步使用第一影像擷取單元 140a來擷取複數個左眼影像,以及使用第二影像擷取單元 140b擷取複數個右眼影像。接著,頭戴式裝置 100從複數個左眼影像中辨識複數個左眼特徵,以及從複數個右眼影像中辨識複數個右眼特徵以動態地測定使用者的注視點。使用者的注視點被動態地傳送至外部圖形處理器(GPU)來動態渲染提供給第一顯示器 120a與第二顯示器 120b的圖像,以減少使用者觀察到影像失真的機會。
先前的流程圖200或流程圖700的執行操作順序僅為示例,而非對實際實現方式的限制。舉例來說,於流程圖200,操作S202和操作S203可被同時執行或互相調換。又例如,於流程圖700,操作S702和操作S703可和操作S704和操作S705互相調換。
在整份說明書和權利要求書中使用某些術語來代指特定部件。本領域的技術人員需意識到,組件可以被稱為不同的名稱。說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異做為區分元件的方式,而是以元件在功能上的差異來做為區分的基準。。在說明書和權利要求中,術語『包含』以開放式方式使用,因此應解釋為表示『包含但不限於』。術語『耦接』旨在任何間接或直接連接。因此,如果本揭示文件提到第一裝置與第二裝置耦接,則意味著第一裝置可以透過電性連接、無線通信、光通信或有/無其他中間裝置或連接方式的其他信號連接直接或間接地連接到第二裝置。
本文中所使用之『及/或』,包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。
從本揭示文件的說明書和發明的實施方式,本發明的其他實施方式對本領域的技術人員而言將會是顯而易見。說明書和實施例僅為示例性,因此本發明的保護範圍和精神當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:頭戴式裝置
110a:第一殼架
110b:第二殼架
120a:第一顯示器
120b:第二顯示器
130a:第一透鏡
130b:第二透鏡
140a:第一影像擷取單元
140b:第二影像擷取單元
150a:第一鏡框架
150b:第二鏡框架
160:光源
10a:左眼
10b:右眼
170:處理電路
172:記憶模組
174:電腦程式
200:驅動方法
S201~S207:操作
30:主體
40:頭帶
50:基座
60:容置空間
P1a,P1b,P2a,P2b:位置
310a:第一特徵點
310b:第二特徵點
12a:左瞳孔
12b:右瞳孔
X1_t1,X1_t2:座標
X2_t1,X2_t2:座標
PX1_t1:第一預測座標
PX1_t2:第二預測座標
PX2_t1:第三預測座標
PX2_t2:第四預測座標
ΔX1:左眼視差
ΔX2:右眼視差
Fx_a,FX_b焦距
L1,L2:等效長度
ΔDS1,ΔDS2:位移
510:平面
520:熱鏡
610a,610b:光軸
ΔXlc:第一距離
ΔXrc:第二距離
ΔXL:第三距離
ΔXR:第四距離
ΔD_cur:目前距離
700:驅動方法
S701~S709:操作
ZL:左瞳孔預測位置
ZR:右瞳孔預測位置
第1圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的頭戴式裝置的簡化後功能方塊圖。
第2圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的計算雙瞳間距的驅動方法的流程圖。
第3A圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的影像擷取單元移動方式的示意圖。
第3B圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的影像擷取單元移動方式的另一示意圖。
第4圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的視瞳距計算過程的示意圖。
第5A圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的頭戴式裝置部分元件的示意圖。
第5B圖為根據本揭示文件另一實施例所繪示的頭戴式裝置部分元件的示意圖。
第5C圖為根據本揭示文件又另一實施例所繪示的頭戴式裝置部分元件的示意圖。
第6圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的雙瞳間距計算過程的示意圖。
第7圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的計算雙瞳間距的驅動方法的流程圖。
第8圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的視瞳距計算過程的示意圖。
第9圖為根據本揭示文件一實施例所繪示的雙瞳間距計算過程的示意圖。
10a:左眼
10b:右眼
P1a,P1b,P2a,P2b:位置
12a:左瞳孔
12b:右瞳孔
X1_t1,X1_t2:座標
X2_t1,X2_t2:座標
△X1:左眼視差
△X2:右眼視差
Fx_a,FX_b:焦距
L1,L2:等效長度
△DS1,△DS2:位移
Claims (20)
- 一種驅動方法,適用於一頭戴式裝置,包含: 移動該頭戴式裝置的一第一影像擷取單元以及一第二影像擷取單元以分別擷取兩張左眼影像以及兩張右眼影像; 根據該兩張左眼影像中至少一左眼特徵計算一第一瞳距(eye relief); 根據該兩張右眼影像中至少一右眼特徵計算一第二瞳距; 根據該第一瞳距與該第二瞳距計算一雙瞳間距(interpupillary distance);以及 根據該雙瞳間距調整該頭戴式裝置的一第一透鏡與一第二透鏡間的一距離。
- 如請求項1所述之驅動方法,其中計算該第一瞳距的操作包含: 計算該兩張左眼影像間該至少一左眼特徵的一左眼視差;以及 根據與該第一影像擷取單元或該第二影像擷取單元相關的複數個相機參數、該第一影像擷取單元的一位移以及該左眼視差計算該第一瞳距。
- 如請求項1所述之驅動方法,其中計算該雙瞳間距的操作包含: 計算該至少一左眼特徵以及該第一影像擷取單元的一光軸間的一第一距離; 計算該至少一右眼特徵以及該第二影像擷取單元的一光軸間的一第二距離; 根據該第一瞳距、該第一距離以及複數個相機參數計算一左瞳孔與該第一影像擷取單元的該光軸間的一第三距離,其中該些相機參數與該第一影像擷取單元或該第二影像擷取單元相關; 根據該第二瞳距、該第二距離以及該些相機參數計算一右瞳孔與該第二影像擷取單元的該光軸間的一第四距離;以及 根據該第三距離、該第四距離以及該第一影像擷取單元和該第二影像擷取單元間的距離計算該雙瞳間距。
- 如請求項3所述之驅動方法,其中一第一顯示器隨著該第一影像擷取單元移動,一第二顯示器隨著該第二影像擷取單元移動,其中 當該第一顯示器在一第一方向上移動時,該第一顯示器顯示一第一特徵點,該第一特徵點在與該第一方向相反的方向上移動; 當該第二顯示器在一第二方向上移動時,該第二顯示器顯示一第二特徵點,該第二特徵點在與該第二方向相反的方向上移動。
- 如請求項1所述之驅動方法,其中計算該第一瞳距包含: 從該兩張左眼影像辨識包含該至少一左眼特徵的複數個左眼特徵; 根據該些左眼特徵計算該左瞳孔分別在該兩張左眼影像中的一第一預測座標以及一第二預測座標,且該第一預測座標以及該第二預測座標對應於一使用者實質上直視前方的情況; 計算該第一預測座標與該第二預測座標間的一左眼視差;以及 根據與該第一影像擷取單元或該第二影像擷取單元相關的複數個相機參數、該第一影像擷取單元的一位移以及該左眼視差計算該第一瞳距。
- 如請求項5所述之驅動方法,其中計算該第二瞳距包含: 從該兩張右眼影像辨識包含該至少一右眼特徵的複數個右眼特徵; 根據該些右眼特徵計算該右瞳孔分別在該兩張右眼影像中的一第三預測座標以及一第四預測座標,且該第三預測座標以及該第四預測座標對應於該使用者實質上直視前方的情況; 計算該第三預測座標與該第四預測座標間的一右眼視差;以及 根據該些相機參數、該第二影像擷取單元的一位移以及該右眼視差計算該第二瞳距。
- 如請求項6所述之驅動方法,其中計算該雙瞳間距包含: 計算該第二預測座標以及該第一影像擷取單元的一光軸間的一第一距離; 計算該第四預測座標以及該第二影像擷取單元的一光軸間的一第二距離; 根據該第一瞳距、該第一距離以及該些相機參數,計算該第一影像擷取單元的該光軸與該頭戴式裝置的一容置空間中的一左瞳孔預測位置間的一第三距離; 根據該第二瞳距、該第二距離以及該些相機參數,計算該第二影像擷取單元的該光軸與該頭戴式裝置的該容置空間中的一右瞳孔預測位置間的一第四距離;以及 根據該第三距離、該第四距離以及該第一影像擷取單元和該第二影像擷取單元間的距離計算該雙瞳間距。
- 如請求項6所述之驅動方法,更包含: 根據該些左眼特徵以及該些右眼特徵建構並儲存位於該頭戴式裝置的該容置空間中的一三維左眼模型以及一三維右眼模型;以及 根據該三維左眼模型和該三維右眼模型自動調整,或提示使用者手動調整該第一透鏡與該第二透鏡間的該距離。
- 如請求項6所述之驅動方法,其中該驅動方法更包含: 使用該第一影像擷取單元擷取複數個左眼影像; 使用該第二影像擷取單元擷取複數個右眼影像;以及 從該些左眼影像中辨識該些左眼特徵,以及從該些右眼影像中辨識該些右眼特徵以判定該使用者的一注視點,其中該注視點用以被使用在渲染提供至該第一顯示器與該第二顯示器的複數個影像。
- 如請求項1所述之驅動方法,其中當調整該第一透鏡與該第二透鏡間的該距離時,自動調整或提示該使用者手動調整該第一透鏡的中心與該第二透鏡的中心間的距離至與該雙瞳間距相等。
- 一頭戴式裝置,包含: 一第一透鏡; 一第二透鏡; 一第一影像擷取單元,與該第一透鏡設置設置於一第一殼架(housing); 一第二影像擷取單元,與該第二透鏡設置設置於一第二殼架;以及 一處理電路,用於執行: 移動該頭戴式裝置的一第一影像擷取單元以及一第二影像擷取單元以分別擷取兩張左眼影像以及兩張右眼影像; 根據該兩張左眼影像中至少一左眼特徵計算該第一影像擷取單元與一左瞳孔間的一第一瞳距; 根據該兩張右眼影像中至少一右眼特徵計算該第二影像擷取單元與一右瞳孔間的一第二瞳距; 根據該第一瞳距與該第二瞳距計算一雙瞳間距;以及 根據該雙瞳間距自動調整或提示該使用者手動調整該第一透鏡與該第二透鏡間的一距離。
- 如請求項11所述之頭戴式裝置,其中當計算該第一瞳距時,該處理電路更適用於: 計算該兩張左眼影像間該至少一左眼特徵的一左眼視差;以及 根據與該第一影像擷取單元或該第二影像擷取單元相關的複數個相機參數、該第一影像擷取單元的一位移以及該左眼視差計算該第一瞳距。
- 如請求項11所述之頭戴式裝置,其中當計算該雙瞳間距時,該處理電路更適用於: 計算該至少一左眼特徵以及該第一影像擷取單元的一光軸間的一第一距離; 計算該至少一右眼特徵以及該第二影像擷取單元的一光軸間的一第二距離; 根據該第一瞳距、該第一距離以及複數個相機參數計算該左瞳孔與該第一影像擷取單元的該光軸間的一第三距離,其中該些相機參數與該第一影像擷取單元或該第二影像擷取單元相關; 根據該第二瞳距、該第二距離以及該些相機參數計算該右瞳孔與該第二影像擷取單元的該光軸間的一第四距離;以及 根據該第三距離、該第四距離以及該第一影像擷取單元和該第二影像擷取單元間的距離計算該雙瞳間距。
- 如請求項13所述之頭戴式裝置,更包含: 一第一顯示器,設置於該第一殼架;以及 一第二顯示器,設置於該第二殼架,其中 該第一顯示器隨著該第一影像擷取單元移動,該第二顯示器隨著該第二影像擷取單元移動, 當該第一顯示器在一第一方向上移動時,該第一顯示器顯示一第一特徵點,該第一特徵點在與該第一方向相反的方向上移動, 當該第二顯示器在一第二方向上移動時,該第二顯示器顯示一第二特徵點,該第二特徵點在與該第二方向相反的方向上移動。
- 如請求項11所述之頭戴式裝置,其中當計算該第一瞳距時,該處理電路更用於執行: 從該兩張左眼影像辨識包含該至少一左眼特徵的複數個左眼特徵; 根據該些左眼特徵計算該左眼分別在該兩張左眼影像中的一第一預測座標以及一第二預測座標,且該第一預測座標以及該第二預測座標對應於一使用者實質上直視前方的情況; 計算該第一預測座標與該第二預測座標間的一左眼視差;以及 根據與該第一影像擷取單元或該第二影像擷取單元相關的複數個相機參數、該第一影像擷取單元的一位移以及該左眼視差計算該第一瞳距。
- 如請求項15所述之頭戴式裝置,其中當計算該第二瞳距時,該處理電路更用於執行: 從該兩張右眼影像辨識包含該至少一右眼特徵的複數個右眼特徵; 根據該些右眼特徵計算該右眼分別在該兩張右眼影像中的一第三預測座標以及一第四預測座標,且該第三預測座標以及該第四預測座標對應於該使用者實質上直視前方的情況; 計算該第三預測座標與該第四預測座標間的一右眼視差;以及 根據該些相機參數、該第二影像擷取單元的一位移以及該右眼視差計算該第二瞳距。
- 如請求項16所述之頭戴式裝置,其中當計算該雙瞳間距時,該處理電路更用於執行: 計算該第二預測座標以及該第一影像擷取單元的一光軸間的一第一距離; 計算該第四預測座標以及該第二影像擷取單元的一光軸間的一第二距離; 根據該第一瞳距、該第一距離以及該些相機參數,計算該第一影像擷取單元的該光軸與該頭戴式裝置的容置空間中的一左瞳孔預測位置間的一第三距離; 根據該第二瞳距、該第二距離以及該些相機參數,計算該第二影像擷取單元的該光軸與該頭戴式裝置的容置空間中的一右瞳孔預測位置間的一第四距離;以及 根據該第三距離、該第四距離以及該第一影像擷取單元和該第二影像擷取單元間的距離計算該雙瞳間距。
- 如請求項16所述之頭戴式裝置,其中該處理電路更用於執行: 根據該些左眼特徵以及該些右眼特徵建構並儲存位於該頭戴式裝置的容納空間中的一三維左眼模型以及一三維右眼模型;以及 根據該三維左眼模型和該三維右眼模型自動調整,或提示使用者手動調整該第一透鏡與該第二透鏡間的該距離。
- 如請求項16所述之頭戴式裝置,其中該處理電路更用於執行: 指示該第一影像擷取單元擷取複數個左眼影像; 指示該第二影像擷取單元擷取複數個右眼影像;以及 從該些左眼影像中辨識該些左眼特徵,以及從該些右眼影像中辨識該些右眼特徵以判定該使用者的一注視點,其中該注視點用以被使用於渲染提供至該第一顯示器與該第二顯示器的複數個影像。
- 如請求項11所述之頭戴式裝置,其中該第一透鏡的中心與該第二透鏡的中心間的該距離被調整至與該雙瞳間距相等。
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