TWI763391B

TWI763391B - 頭戴式顯示器、光學穿透式顯示系統及頭戴式顯示器的操作方法

Info

Publication number: TWI763391B
Application number: TW110110287A
Authority: TW
Inventors: 林子傑
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2022-05-01
Also published as: TW202239200A

Abstract

一種頭戴式顯示器、光學穿透式顯示系統及頭戴式顯示器的操作方法。頭戴式顯示器包括至少一個顯示器、影像擷取單元以及處理電路。影像擷取單元被配置為對頭戴式顯示器的環境擷取影像幀。其中影像幀包括在環境中的顯示設備所顯示的畫面。處理電路耦接至影像擷取單元與至少一個顯示器。其中處理電路依據在影像幀中的畫面而獲知參考色彩資訊，並依據參考色彩資訊動態調整至少一個顯示器的至少一個顯示參數。

Description

頭戴式顯示器、光學穿透式顯示系統及頭戴式顯示器的操作方法

本發明是有關於一種頭戴式顯示器（head-mounted display，HMD），且特別是有關於一種可以調整頭戴式顯示器的顯示參數的光學穿透式顯示系統及其頭戴式顯示器的操作方法。

光學穿透式頭戴顯示器（Optical See-through HMD，OST-HMD）主要應用於擴增實境（Augmented Reality，AR）或混合實境（Mixed Reality，MR），用途十分廣泛。使用者可以透過OST-HMD同時觀看現實世界的環境畫面和OST-HMD的顯示器所顯示的虛擬影像，以結合現實畫面與虛擬影像進行交互活動。在OST-HMD的使用情境中，個人電腦（Personal Computer，PC）的顯示器所顯示的畫面可能會出現在現實畫面中。此時，若PC的顯示器的顯示色溫與OST-HMD的顯示器的顯示色溫之間的差異過大，會影響到使用者體驗。

有鑑於此，本發明提出一種頭戴式顯示器、光學穿透式顯示系統及頭戴式顯示器的操作方法，可以依據頭戴式顯示器的的環境來動態調整其上顯示器的顯示參數，以減少現實畫面與虛擬影像的色彩差異。

在本發明的一實施例中，所述頭戴式顯示器包括至少一個顯示器、影像擷取單元以及處理電路。影像擷取單元被配置為對頭戴式顯示器的環境擷取影像幀。其中影像幀包括在環境中的顯示設備所顯示的畫面。處理電路耦接至影像擷取單元與至少一個顯示器。其中處理電路依據在影像幀中的畫面而獲知參考色彩資訊，並依據參考色彩資訊動態調整至少一個顯示器的至少一個顯示參數。處理電路包括處理器以及顯示控制單元。處理器耦接至影像擷取單元，以接收影像幀。處理器依據在影像幀中的畫面而獲知參考色彩資訊，並依據參考色彩資訊去調整顯示參數。顯示控制單元耦接至處理器與顯示器。顯示控制單元依據顯示參數調整顯示器。

在本發明的一實施例中，所述光學穿透式顯示系統包括顯示設備以及頭戴式顯示器。顯示設備被配置為顯示一畫面。頭戴式顯示器包括至少一個顯示器、影像擷取單元以及第一處理電路。影像擷取單元被配置為對頭戴式顯示器的環境擷取影像幀。其中影像幀包括在環境中的顯示設備所顯示的畫面。第一處理電路耦接至影像擷取單元與至少一個顯示器。其中第一處理電路依據在影像幀中的畫面而獲知參考色彩資訊，並依據參考色彩資訊動態調整至少一個顯示器的至少一個顯示參數。第一處理電路包括處理器以及顯示控制單元。處理器耦接至影像擷取單元，以接收影像幀。處理器依據在影像幀中的畫面而獲知參考色彩資訊，並依據參考色彩資訊去調整顯示參數。顯示控制單元耦接至處理器以及顯示器。顯示控制單元依據顯示參數調整顯示器。

在本發明的一實施例中，所述頭戴式顯示器的操作方法包括：由頭戴式顯示器的影像擷取單元對頭戴式顯示器的環境擷取影像幀，其中影像幀包括在環境中的顯示設備所顯示的畫面；由頭戴式顯示器的處理電路依據在影像幀中的畫面而獲知參考色彩資訊；以及由處理電路依據參考色彩資訊動態調整頭戴式顯示器的至少一個顯示器的至少一個顯示參數。

基於上述，本發明諸實施例所述的頭戴式顯示器、光學穿透式顯示系統及頭戴式顯示器的操作方法，其頭戴式顯示器的影像擷取單元可以對頭戴式顯示器的環境擷取影像幀，並透過處理電路依據影像幀中的顯示設備所顯示的畫面獲知參考色彩資訊，再依據參考色彩資訊來動態調整頭戴式顯示器的至少一個顯示器的至少一個顯示參數。如此一來，可以在使用者同時觀看現實世界中的顯示設備所顯示的真實畫面和頭戴式顯示器上至少一個顯示器所顯示的虛擬影像時，使虛擬影像與現實畫面的色彩差異可以盡可能地減小，進而優化使用者體驗。

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。

在本案說明書全文（包括申請專利範圍）中所使用的「耦接（或連接）」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接（或連接）於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。本案說明書全文（包括申請專利範圍）中提及的「第一」、「第二」等用語是用以命名元件（element）的名稱，或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量的上限或下限，亦非用來限制元件的次序。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。不同實施例中使用相同標號或使用相同用語的元件/構件/步驟可以相互參照相關說明。

圖1是依照本發明一實施例的光學穿透式顯示系統100的應用情境示意圖。圖1所示光學穿透式顯示系統100包括頭戴式顯示器110以及顯示設備120。顯示設備120可以顯示畫面121。依照設計需求，顯示設備120可以是智慧型手機、平板電腦、電子書、遊戲機或其他具有顯示單元的電子設備。舉例來說，顯示設備120可以包括液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）、場發射顯示器（Field Emission Display，FED）、透明有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode，OLED）顯示器、主動式矩陣有機發光二極體（Active-Matrix Organic Light-Emitting Diode，AMOLED）顯示器、軟性顯示器（Flexible Display）、透明發光二極體顯示器（Transparent Light Emitted Diode Display）或其它提供顯示功能的顯示單元。

於圖1所示實施例中，頭戴式顯示器110包括顯示器111以及影像擷取單元112。顯示器111包括顯示器111_1與111_2，但本實施例並不限制顯示器111的數量。依照設計需求，顯示器111包括一或多個穿透式顯示器，使得頭戴式顯示器110的使用者的視線可以穿透顯示器111來同時觀看周圍環境的真實畫面與顯示器111上所顯示的虛擬影像，以進行AR等應用。舉例而言，顯示器111_1與111_2可以是OLED顯示器、AMOLED顯示器、場序液晶顯示器（Field Sequential Liquid Cystal Display，FS-LCD）、薄膜電晶體液晶顯示器（Thin Film Transistor Liquid Cystal Display，TFT-LCD）或其它合適的透明顯示器。

在本實施例中，可以顯示畫面121的顯示設備120位於頭戴式顯示器110周圍的環境中。影像擷取單元112可以對頭戴式顯示器110的環境擷取影像幀，且顯示設備120所顯示的畫面121位於頭戴式顯示器110的環境中的可視範圍之中，因此影像擷取單元112所擷取的影像幀可以包括畫面121。如此一來，在頭戴式顯示器110的使用者同時觀看現實世界中的顯示設備120所顯示的畫面121和頭戴式顯示器110上的顯示器111_1、111_2所顯示的虛擬影像時，頭戴式顯示器110可以依據在影像擷取單元112所擷取的影像幀中的畫面121來動態調整顯示器111_1、111_2的至少一個顯示參數（例如顯示的色溫），以減少虛擬影像和真實畫面的色彩（例如色溫）差異，進而優化使用者體驗。

圖2是依照本發明一實施例說明圖1所示頭戴式顯示器110與顯示設備120的電路方塊（circuit block）示意圖。圖2所示顯示設備120與畫面121可以參照圖1所示顯示設備120與畫面121相關說明。於圖2所示實施例中，頭戴式顯示器110包括顯示器111、影像擷取單元112以及處理電路113。圖2所示頭戴式顯示器110、顯示器111與影像擷取單元112可以參照圖1所示頭戴式顯示器110、顯示器111與影像擷取單元112相關說明。

圖3是依照本發明一實施例的頭戴式顯示器的操作方法流程圖。請參照圖1至圖3。在步驟S310中，影像擷取單元112可以對頭戴式顯示器110的環境擷取影像幀IMG並傳送至處理電路113。在此假設，影像幀IMG包括顯示設備120所顯示的畫面121。處理電路113耦接至影像擷取單元112以及顯示器111。

在步驟S320中，處理電路113可以對在影像幀IMG中的畫面121進行影像處理而獲知參考色彩資訊。舉例來說，處理電路113可以對影像幀IMG辨識出顯示設備120的顯示區域所顯示的畫面121。處理電路113可以分析在影像幀IMG中的顯示區域（畫面121），以獲知所述參考色彩資訊。依照實際設計，所述參考色彩資訊可以包括：在影像幀IMG中的畫面121的所有（或部份）像素的紅色分量的平均值AVGR、綠色分量的平均值AVGG以及（或是）藍色分量的平均值AVGB。或者，所述參考色彩資訊可以包括：紅綠比值RG（紅色分量平均值AVGR與綠色分量平均值AVGG相除，亦即RG = AVGR/AVGG）以及（或是）藍綠比值BG（藍色分量平均值AVGB與綠色分量平均值AVGG相除，亦即BG=AVGB/AVGG）。或者，所述參考色彩資訊可以包括：在影像幀IMG中的畫面121的色溫。

在步驟S330中，處理電路113可以依據所述參考色彩資訊去動態調整顯示器111的至少一個顯示參數。依照實際設計，所述顯示參數可以包括：亮度、對比、色溫以及（或是）其他顯示參數。如此一來，在使用者同時觀看現實世界中的顯示設備120所顯示的真實畫面121和頭戴式顯示器110的顯示器111所顯示的虛擬影像時，現實畫面121與虛擬影像之間的色彩差異（例如色溫差異）可以盡可能地減小，進而優化使用者體驗。

依照設計需求，圖2所示處理電路113可以包括處理器114以及顯示控制單元115。處理器114耦接至影像擷取單元112以接收影像幀IMG。顯示控制單元115耦接至處理器114與顯示器111。處理器114可以依據在影像幀IMG中的畫面121而獲知參考色彩資訊（例如畫面121的色溫），並且依據所述參考色彩資訊去調整顯示器111的所述顯示參數。例如在一些實施例中，處理器114可以比較在影像幀IMG中的畫面121的色溫（參考色彩資訊）與顯示器111的顯示色溫的差異，然後處理器114可以依此差異去調整顯示器111的色溫值（顯示參數）。顯示控制單元115可以依據處理器114所提供的顯示參數去調整顯示器111的色溫。

依照設計需求，處理器114可以是中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）、微控制器單元（Microcontroller Unit，MCU）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、可程式設計控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、數位信號處理器（Digital Signal Processor, DSP）、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device，PLD）或其它類似裝置或這些裝置的組合。在其他實施例中，處理器114也可以硬體電路方式來實現各種操作功能，其詳細步驟及實施方式可以由所屬技術領域的通常知識獲致足夠的教示、建議與實施說明。

再舉例來說，處理器114可以對影像幀IMG辨識出顯示設備120的顯示區域所顯示的畫面121，並分析在影像幀IMG中的顯示區域（畫面121）以獲知所述參考色彩資訊。在此假設，所述參考色彩資訊包括：在影像幀IMG中的畫面121的所有（或部份）像素的紅色分量平均值AVGR、綠色分量平均值AVGG以及藍色分量平均值AVGB。處理器114可以依據紅色分量平均值AVGR、綠色分量平均值AVGG以及藍色分量平均值AVGB去計算紅綠比值RG與藍綠比值BG，並依據基準預設值、紅綠比值RG以及藍綠比值BG去調整顯示器111的所述顯示參數（例如色溫）。

依照設計需求，所述基準預設值可以是使用者預先設置或事先實驗所計算出來的數值。例如，所述基準預設值可以在校準模式下由頭戴式顯示器110計算決定。所述校準模式包括，在實驗室環境中將頭戴式顯示器110的顯示器111的色溫事先調整與顯示設備所顯示的畫面的色溫一致（相同或相似）。顯示設備在校準模式下所顯示的畫面的全域（或局域）包括一個全白影像（例如，像素的紅色灰階、綠色灰階與藍色灰階均為255）或是其他純色影像。影像擷取單元112可以對在實驗室環境中的顯示設備擷取影像幀IMG並傳送至處理電路113。頭戴式顯示器110的處理電路113可以依據在影像幀IMG中顯示設備所顯示的畫面的全白影像去計算出基準預設值。例如，所述基準預設值可以是，在校準模式下，在影像幀IMG中顯示設備所顯示的畫面的紅色分量平均值AVGR、綠色分量平均值AVGG以及藍色分量平均值AVGB，或是在影像幀IMG中顯示設備所顯示的畫面的紅綠比值RG與藍綠比值BG。

為了方便說明，在此假設，在校準模式下（頭戴式顯示器110的顯示器111的色溫與顯示設備所顯示的畫面的色溫一致），在影像幀IMG中顯示設備所顯示的畫面的紅綠比值RG與藍綠比值BG皆為1，並將此值視為所述基準預設值。在一般操作環境（非校準模式）中，若處理器114計算出畫面121的紅綠比值RG高於基準預設值（例如RG＞1）時，表示顯示設備120的畫面121的色溫的紅色佔比高於頭戴式顯示器110的顯示器111的色溫的紅色佔比，即顯示設備120的顯示色溫相較於頭戴式顯示器110的顯示色溫更紅。相對地，若畫面121的紅綠比值RG低於基準預設值（例如RG＜1）時，表示顯示設備120的畫面121的色溫的紅色佔比低於頭戴式顯示器110的顯示器111的色溫的紅色佔比，即頭戴式顯示器110的顯示色溫相較於顯示設備120的顯示色溫更紅。

又若處理器114計算出畫面121的藍綠比值BG高於基準預設值（例如BG＞1）時，表示顯示設備120的畫面121的色溫的藍色佔比高於頭戴式顯示器110的顯示器111的色溫的藍色佔比，即顯示設備120的顯示色溫相較於頭戴式顯示器110的顯示色溫更藍。相對地，若畫面121的藍綠比值BG低於基準預設值（例如BG＜1）時，表示顯示設備120的畫面121的色溫的藍色佔比低於頭戴式顯示器110的顯示器111的色溫的藍色佔比，即頭戴式顯示器110的顯示色溫相較於顯示設備120的顯示色溫更藍。此外，本實施例並不限制「基準預設值與參考色彩資訊」的實現方式，所屬技術領域中具有通常知識者可以依照設計需求，使用周知的影像色彩比對方法來實現，於此不加以贅述。

因此，在一些實施例中，處理器114可以依據影像幀IMG中的畫面121的紅綠比值RG、藍綠比值BG以及基準預設值計算出顯示參數，並傳送至顯示控制單元115。顯示控制單元115可以依據顯示參數調整顯示器111，使顯示設備120所顯示的實際畫面121與頭戴式顯示器110的個顯示器111所顯示的虛擬影像的色溫差異可以減小，以優化使用者體驗。例如，當處理器114判斷出顯示設備120的顯示色溫相較於頭戴式顯示器110的顯示色溫更藍時，可以透過顯示控制單元115提高顯示器111的顯示色彩中的藍色占比，以及（或是）降低顯示器111的顯示色彩中的紅色占比與綠色占比，使顯示器111的顯示色溫相當於（盡可能地接近）顯示設備120的顯示色溫。在一些實施例中，顯示參數的調整幅度正比於紅綠比值RG（或藍綠比值BG）與基準預設值的差距。例如，當紅綠比值RG高於基準預設值越多時（顯示器111的顯示色溫與畫面121的色溫差異越大），顯示器111的顯示參數的調整幅度越大。

圖4是依照本發明一實施例的影像幀IMG的示意圖。請同時參照圖2與圖4，影像擷取單元112可以拍攝在頭戴式顯示器110的環境中的顯示設備120而產生影像幀IMG，其中影像幀IMG包括顯示設備120所顯示的畫面121。頭戴式顯示器110的處理器114可以對影像幀IMG進行影像處理，以辨識出用來判斷參考色彩資訊的畫面121。例如，在一些實施例中，處理器114可以先從影像幀IMG中辨識出顯示設備120的影像範圍RG1，再從影像範圍RG1中辨識出顯示設備120的顯示區域作為影像範圍RG2，最後再從影像範圍RG2中選定用來判斷參考色彩資訊的畫面121。

在本實施例中，影像範圍RG2包括顯示設備120所顯示的畫面121的全部範圍，但本實施例不限於此。依照設計需求，在其他實施例中，影像幀IMG中的影像範圍RG1可以只包含部分的顯示設備120，而影像範圍RG2也可以只包含顯示設備120所顯示的影像的一部分。

在一些實施例中，處理器114可以對影像幀IMG進行影像處理，以辨識出背景區域作為影像範圍RG3。處理器114可以同時依據背景區域（影像範圍RG3）與在影像幀IMG中的畫面121（影像範圍RG2）來獲知參考色彩資訊。舉例來說，處理器114可以比較在影像幀IMG中的背景區域（影像範圍RG3）的色溫（參考色彩資訊）與顯示器111的顯示色溫的差異，以及（或是）比較在影像幀IMG中的畫面121（影像範圍RG2）的色溫（參考色彩資訊）與顯示器111的顯示色溫的差異。然後，處理器114與顯示控制單元115可以依此差異去調整顯示器111的色溫。

圖5是依照本發明另一實施例的光學穿透式顯示系統400的方塊示意圖。於圖5所示實施例中，光學穿透式顯示系統400包括頭戴式顯示器410以及顯示設備420。顯示設備420位於頭戴式顯示器410的周圍環境中。圖5所示光學穿透式顯示系統400、頭戴式顯示器410以及顯示設備420可以參照圖1與圖2所示光學穿透式顯示系統100、頭戴式顯示器110以及顯示設備120的相關說明。

在本實施例中，頭戴式顯示器410包括顯示器411、影像擷取單元412、處理電路413以及通信單元416。處理電路413耦接至顯示器411、影像擷取單元412以及通信單元416。在本實施例中，處理電路413可以包括處理器414與顯示控制單元415。處理器414耦接至影像擷取單元412與通信單元416，顯示控制單元415耦接至顯示器411與處理器414。其中，圖5所示顯示器411、影像擷取單元412、處理電路413、處理器414以及顯示控制單元415的實施方式可以參照圖2所示顯示器111、影像擷取單元112、處理電路113、處理器114以及顯示控制單元115的相關說明，於此不加以贅述。

在本實施例中，顯示設備420包括顯示單元422、處理電路423以及通信單元426。處理電路423耦接至顯示單元422與通信單元426。顯示單元422可以顯示畫面（例如圖1與圖2所示，顯示設備120所顯示的畫面121）。在一些實施例中，顯示設備420的通信單元426可以向頭戴式顯示器410的通信單元416建立連接。依照設計需求，通信單元416以及通信單元426之間的所述連接可以包括局域網路、網際網路或其它通信網路。舉例而言，通信單元416與通信單元426之間的所述連接可以包括：全球移動通信系統（Global System for Mobile Communication，GSM）網路、個人手持電話系統（Personal Handy-phone System，PHS）網路、碼分多址（code division multiple access，CDMA）網路、無線保真（Wireless Fidelity，WiFi）網路、全球互通微波存取（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX）網路、第三代無線通信技術（Third-generation wireless communication technology，3G）網路、第四代無線通信技術（Fourth-generation wireless communication technology，4G）網路、第五代無線通信技術（Fifth-generation wireless communication technology，5G）網路、長期演進技術（Long Term Evolution，LTE）網路、藍牙（Bluetooth，BT）通信網路或是其他網路。

在本實施例中，影像擷取單元412可以拍攝在頭戴式顯示器410的環境中的顯示設備420而產生影像幀IMG，其中影像幀IMG包括顯示設備420的顯示單元422所顯示的畫面。頭戴式顯示器410的處理器414可以依據在影像幀IMG中的顯示單元422所顯示的畫面而獲知參考色彩資訊，並依據參考色彩資訊來計算顯示器411的顯示參數。顯示控制單元415可以依據處理器414所提供的顯示參數去調整顯示器411的色溫。

在一些實施例中，頭戴式顯示器410的處理電路413還可以依據參考色彩資訊去調整主機色彩調整參數，並可以透過通信單元416將主機色彩調整參數傳送至顯示設備420的通信單元426，以使顯示設備420依據頭戴式顯示器410所提供的主機色彩調整參數去調整顯示設備420的顯示單元422的至少一個顯示參數（例如色溫等）。舉例來說，顯示設備420的處理電路423可以依據頭戴式顯示器410所提供的主機色彩調整參數去調整顯示設備420的顯示單元422的色溫以及（或是）其他顯示參數。

在本實施例中，第二處理電路423可以包括處理器424與顯示控制單元425。顯示控制單元425耦接至顯示單元422與處理器424。處理器424耦接至通信單元426，以接收頭戴式顯示器410所提供的主機色彩調整參數。處理器424可以依據通信單元426接收到的主機色彩調整參數去控制顯示控制單元425來調整顯示單元422的至少一個顯示參數（例如色溫）。例如，當頭戴式顯示器410的處理電路413判斷出顯示設備420的顯示色溫相較於頭戴式顯示器410的顯示色溫更藍時，頭戴式顯示器410的顯示器411的色溫的藍色占比可以被動態提高，以及（或是）顯示設備420的顯示單元422的色溫的藍色占比可以被動態降低（依據主機色彩調整參數），以使頭戴式顯示器410的顯示器411的顯示色溫與顯示設備120的顯示色溫可以趨近相同。

在其他實施例中，頭戴式顯示器410還可以將參考色彩資訊透過通信單元416傳送至顯示設備420的通信單元426，以及顯示設備420的處理電路423可以依據頭戴式顯示器410所提供的參考色彩資訊自行計算出所述主機色彩調整參數。基此，頭戴式顯示器410的計算負擔可以被減輕。

圖6A是依照本發明一實施例說明圖5所示光學穿透式顯示系統400的操作情境示意圖。於圖6A所示實施例中，頭戴式顯示器410的顯示器411包括顯示器411_1與411_2。頭戴式顯示器410的影像擷取單元412可以拍攝在頭戴式顯示器410的周圍環境中的顯示設備420而產生影像幀IMG，其中影像幀IMG包括顯示設備420所顯示的畫面421以及由背景光源BL提供環境光的背景區域。在圖6A所示實施例中，當顯示器411_1與411_2的顯示色溫不同於畫面421的顯示色溫時，頭戴式顯示器410可以在忽略背景光源BL的情況下，依據所擷取到影像幀IMG中的畫面421來調整顯示器411_1與411_2，使顯示器411_1與411_2的顯示色溫相對接近畫面421的色溫。

圖6B是依照本發明另一實施例說明圖5所示光學穿透式顯示系統400的操作情境示意圖。與圖6A的差異在於，在考慮背景光源BL的情況下，依據所擷取到影像幀中的畫面421與含有背景光源BL照射下的背景區域，圖6B所示頭戴式顯示器410可以調整顯示器411_1與411_2以及顯示設備420所顯示的畫面421，使顯示器411_1、411_2的顯示色溫以及畫面421的色溫皆相對接近背景區域的顯示色溫。

圖7是依照本發明一實施例的光學穿透式顯示設備的操作方法流程圖。請參照圖5、圖6A、圖6B與圖7。在步驟S710中，頭戴式顯示器410的影像擷取單元412可以對頭戴式顯示器410的環境擷取影像幀IMG，其中影像幀IMG包括在環境中的顯示設備420所顯示的畫面421。在步驟S720中，頭戴式顯示器410的處理電路413可以對影像幀IMG辨識出顯示設備420的顯示區域所顯示的畫面421。在步驟S730中，處理電路413可以依據第一操作參數（例如由使用者設定所述第一操作參數）來決定是否將參考影像幀的背景區域納入考慮。若第一操作參數表示應考慮背景區域（步驟S730的判斷結果為「是」），則進入步驟S741。若第一操作參數表示不考慮背景區域（步驟S730的判斷結果為「否」），則進入步驟S742。

在步驟S741中，頭戴式顯示器410的處理電路413可以依據背景區域的色溫與在影像幀IMG中的畫面421的色溫而獲知參考色彩資訊。在步驟S742中，頭戴式顯示器410的處理電路413可以分析在影像幀IMG中顯示設備420的顯示區域（畫面421），以獲知參考色彩資訊。在步驟S741或步驟S742執行完畢後會進入步驟S750。在步驟S750中，處理電路413可以依據第二操作參數（例如由使用者設定所述第一操作參數）來決定是否調整顯示設備420的顯示單元422。若第二操作參數表示應調整顯示設備420的顯示單元422（步驟S750的判斷結果為「是」），則進入步驟S761。若第二操作參數表示不調整顯示設備420的顯示單元422（步驟S750的判斷結果為「否」），則進入步驟S762。

在步驟S761中，頭戴式顯示器410的處理電路413可以依據所述參考色彩資訊去調整顯示參數與主機色彩調整參數。舉例來說，頭戴式顯示器410的處理電路413可以依據步驟S741（或S742）所提供的參考色彩資訊去調整頭戴式顯示器410的顯示器411的色溫以及（或是）其他顯示參數。此外，頭戴式顯示器410的處理電路413還在步驟S761通過頭戴式顯示器410的通信單元416將主機色彩調整參數傳送至顯示設備420。在步驟S771中，顯示設備420的第二處理電路423可以依據頭戴式顯示器410所提供的主機色彩調整參數去調整顯示設備420的顯示單元422的至少一個顯示參數（例如色溫以及/或是其他顯示參數）。

在步驟S762中，頭戴式顯示器410的處理電路413可以依據步驟S741（或S742）所提供的參考色彩資訊去調整頭戴式顯示器410的顯示器411的顯示參數（例如色溫以及/或是其他顯示參數）。關於上述步驟的實施細節，在前述的多個實施例中已有詳細的說明，在此恕不多贅述。

綜上所述，本發明諸實施例所述的頭戴式顯示器的影像擷取單元可以對頭戴式顯示器的環境擷取影像幀，並依據影像幀中顯示設備所顯示的畫面獲知參考色彩資訊。頭戴式顯示器的處理電路可以依據參考色彩資訊來動態調整頭戴式顯示器的至少一個顯示器的至少一個顯示參數。如此一來，在使用者同時觀看現實世界中顯示設備所顯示的真實畫面和頭戴式顯示器上至少一個顯示器所顯示的虛擬影像時，虛擬影像的色溫可以盡可能地接近顯示設備所顯示的真實畫面的色溫，進而優化使用者體驗。

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。

100、400:光學穿透式顯示系統

110、410:頭戴式顯示器

111、111_1、111_2、411、411_1、411_2:顯示器

112、412:影像擷取單元

113、413、423:處理電路

114、414、424:處理器

115、415、425:顯示控制單元

120、420:顯示設備

121、421:畫面

416、426:通信單元

422:顯示單元

S310~S330、S710~771:步驟

BL:背景光源

IMG:影像幀

RG1~RG3:影像範圍

圖1是依照本發明一實施例的光學穿透式顯示系統的應用情境示意圖。圖2是依照本發明一實施例說明圖1所示頭戴式顯示器與顯示設備的電路方塊（circuit block）示意圖。圖3是依照本發明一實施例的頭戴式顯示器的操作方法流程圖。圖4是依照本發明一實施例的影像幀的示意圖。圖5是依照本發明一實施例的光學穿透式顯示系統的電路方塊示意圖。圖6A是依照本發明一實施例說明圖5所示光學穿透式顯示系統的操作情境示意圖。圖6B是依照本發明另一實施例說明圖5所示光學穿透式顯示系統的操作情境示意圖。圖7是依照本發明一實施例的光學穿透式顯示系統的操作方法流程圖。

100:光學穿透式顯示系統

110:頭戴式顯示器

111:顯示器

112:影像擷取單元

113:處理電路

114:處理器

115:顯示控制單元

120:顯示設備

121:畫面

IMG:影像幀

Claims

一種頭戴式顯示器，包括：至少一顯示器；一影像擷取單元，被配置為對該頭戴式顯示器的一環境擷取一影像幀，其中該影像幀包括在該環境中的一顯示設備所顯示的一畫面；以及一處理電路，耦接至該影像擷取單元與該至少一顯示器，其中該處理電路依據在該影像幀中的該畫面而獲知一參考色彩資訊，並依據該參考色彩資訊動態調整該至少一顯示器的至少一顯示參數，使該至少一顯示參數等於該參考色彩資訊；其中該處理電路包括：一處理器，耦接至該影像擷取單元以接收該影像幀，其中該處理器依據在該影像幀中的該畫面而獲知該參考色彩資訊，並依據該參考色彩資訊去調整該至少一顯示參數；以及一顯示控制單元，耦接至該處理器與該至少一顯示器，其中該顯示控制單元依據該至少一顯示參數調整該至少一顯示器。
如請求項1所述的頭戴式顯示器，其中該處理器對該影像幀辨識出該顯示設備的一顯示區域所顯示的該畫面，並分析在該影像幀中的該顯示區域以獲知該參考色彩資訊。
如請求項1所述的頭戴式顯示器，其中該影像幀更包括一背景區域，該處理器依據該背景區域與在該影像幀中的該畫面獲知該參考色彩資訊。
如請求項1所述的頭戴式顯示器，其中該參考色彩資訊包括在該影像幀中的該畫面的一紅色分量平均值、一綠色分量平均值以及一藍色分量平均值。
如請求項1所述的頭戴式顯示器，其中該處理器依據在該影像幀中的該畫面的一紅色分量平均值、一綠色分量平均值以及一藍色分量平均值去計算一紅綠比值與一藍綠比值，並以該紅綠比值以及該藍綠比值作為該參考色彩資訊。
一種光學穿透式顯示系統，包括：一顯示設備，被配置為顯示一畫面；以及一頭戴式顯示器，包括：至少一顯示器；一影像擷取單元，被配置為對該頭戴式顯示器的一環境擷取一影像幀，其中該影像幀包括在該環境中的該顯示設備所顯示的該畫面；以及一第一處理電路，耦接至該影像擷取單元與該至少一顯示器，其中該第一處理電路依據在該影像幀中的該畫面而獲知一參考色彩資訊，並依據該參考色彩資訊動態調整該至少一顯示器的至少一顯示參數，使該至少一顯示參數等於該參考色彩資訊；其中該第一處理電路包括：一處理器，耦接至該影像擷取單元以接收該影像幀，其中該處理器依據在該影像幀中的該畫面而獲知該參考色彩資訊，並依據該參考色彩資訊去調整該至少一顯示參數；以及一顯示控制單元，耦接至該處理器以及該至少一顯示器，其中該顯示控制單元依據該至少一顯示參數調整該至少一顯示器。
如請求項6所述的光學穿透式顯示系統，其中該處理器對該影像幀辨識出該顯示設備的一顯示區域所顯示的該畫面，並分析在該影像幀中的該顯示區域以獲知該參考色彩資訊。
如請求項6所述的光學穿透式顯示系統，其中該影像幀更包括一背景區域，該處理器依據該背景區域與在該影像幀中的該畫面獲知該參考色彩資訊。
如請求項6所述的光學穿透式顯示系統，其中該頭戴式顯示器更包括一第一通信單元耦接至該第一處理電路，以及該顯示設備包括：一第二通信單元，被配置為向該第一通信單元建立一連接，其中該第一處理電路依據該參考色彩資訊去調整一主機色彩調整參數，以及該第一通信單元將該主機色彩調整參數傳送至該第二通信單元；一顯示單元，被配置為顯示該畫面；以及一第二處理電路，耦接至該第二通信單元與該顯示單元，其中該第二處理電路依據該主機色彩調整參數調整該顯示單元的至少一顯示參數。
如請求項9所述的光學穿透式顯示系統，其中該第二處理電路包括：一顯示控制單元，耦接至該顯示單元；以及一處理器，耦接至該第二通信單元以接收該主機色彩調整參數，其中該處理器依據該主機色彩調整參數去控制該顯示控制單元以調整該顯示單元的該至少一顯示參數。
如請求項6所述的光學穿透式顯示系統，其中在一校準模式下，該顯示設備所顯示的該畫面包括一全白影像，該頭戴式顯示器的該第一處理電路依據在該影像幀中的該全白影像計算出一基準預設值。
一種頭戴式顯示器的操作方法，包括：由該頭戴式顯示器的一影像擷取單元對該頭戴式顯示器的一環境擷取一影像幀，其中該影像幀包括在該環境中的一顯示設備所顯示的一畫面；由該頭戴式顯示器的一處理電路依據在該影像幀中的該畫面而獲知一參考色彩資訊；以及由該處理電路依據該參考色彩資訊動態調整該頭戴式顯示器的至少一顯示器的至少一顯示參數，使該至少一顯示參數等於該參考色彩資訊；由該處理電路對該影像幀辨識出該顯示設備的一顯示區域所顯示的該畫面；以及由該處理電路分析在該影像幀中的該顯示區域以獲知該參考色彩資訊。
如請求項12所述的操作方法，其中該影像幀更包括一背景區域，以及該操作方法更包括：由該處理電路依據該背景區域與在該影像幀中的該畫面獲知該參考色彩資訊。