动态畸变仿真方法以及装置与流程

专利2025-04-21  20


本技术涉及畸变仿真,特别是涉及一种动态畸变仿真方法以及装置。


背景技术:

1、虚拟现实(virtual reality,vr)技术是利用计算机模拟生成视觉、听觉、触觉等多感知的数字化环境,通过辅助设备使人与之进行交互作用的技术,在航天、教育、医学、娱乐等领域有着非常广泛的应用。近眼显示光学系统是虚拟显示技术的关键部件,承担着视觉信息的模拟仿真功能。

2、现有的近眼显示光学系统,通常会由于光学系统表面划痕、麻点等缺陷引入动态畸变,进而会造成一定程度的图像抖动、跳跃等问题,破坏了虚拟环境的真实性,造成使用者出现头晕、视觉疲劳,甚至恶心等症状,严重影响用户体验。因现有技术中无法对近眼显示光学系统的动态畸变进行准确量化,导致无法确保近眼显示光学系统的可靠性,进而影响近眼显示光学系统的性能。

3、针对现有技术中存在的无法准确量化近眼显示光学系统的动态畸变的问题,目前还没有提出有效的解决方案。


技术实现思路

1、基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种动态畸变仿真方法以及装置。

2、第一方面,本技术还提供了一种动态畸变仿真方法,所述方法包括:

3、获取物面点阵图以及待仿真近眼显示光学系统对应的光学信息;

4、基于所述光学信息,确定所述物面点阵图在多个偏瞳条件对应的多个第一像面主光线入射角点阵图;

5、基于所述光学信息,确定所述物面点阵图在无偏瞳条件对应的第二像面主光线入射角点阵图;

6、基于多个所述第一像面主光线入射角点阵图以及所述第二像面主光线入射角点阵图,确定所述待仿真近眼显示光学系统的动态畸变仿真结果。

7、在其中一个实施例中,所述获取物面点阵图,包括:

8、获取预设的像面主光线入射角点阵图;

9、对所述预设的像面主光线入射角点阵图进行像高处理,确定对应的第一像面像高点阵图;

10、对所述第一像面像高点阵图进行光线追踪,确定物面点阵图。

11、在其中一个实施例中,所述预设的像面主光线入射角点阵图包括多个主光线入射角数据;所述对所述预设的像面主光线入射角点阵图进行像高处理,确定对应的第一像面像高点阵图,包括:

12、对多个所述主光线入射角数据进行像高处理,得到对应的多个像高值;

13、根据多个所述像高值,确定第一像面像高点阵图。

14、在其中一个实施例中,所述光学信息包括瞳孔位姿;所述基于所述光学信息,确定所述物面点阵图在多个偏瞳条件对应的多个第一像面主光线入射角点阵图,包括:

15、获取多个第一瞳孔旋转角度以及眼球运动函数模型;

16、基于所述眼球运动函数模型以及多个所述第一瞳孔旋转角度,确定每个所述第一瞳孔旋转角度对应的第一瞳孔偏离量;

17、根据多个所述第一瞳孔偏离量,确定每个所述第一瞳孔偏离量对应的瞳孔位姿;每个所述瞳孔位姿存在对应的偏瞳条件;

18、基于所述光学信息以及所述物面点阵图,确定每个偏瞳条件对应的第一像面主光线入射角点阵图。

19、在其中一个实施例中,所述获取多个第一瞳孔旋转角度以及眼球运动函数模型之前,包括:

20、获取瞳孔旋转模型以及多个第二瞳孔旋转角度;

21、基于所述瞳孔旋转模型以及多个所述第二瞳孔旋转角度,确定对应的多个第二瞳孔偏离量;

22、根据多个所述第二瞳孔旋转角度以及多个所述第二瞳孔偏离量,建立眼球运动函数模型。

23、在其中一个实施例中,所述光学信息包括第一光学信息以及第二光学信息;所述基于所述光学信息以及所述物面点阵图,确定每个偏瞳条件对应的第一像面主光线入射角点阵图,包括:

24、针对多个偏瞳条件中的每个偏瞳条件,基于所述第一光学信息以及所述物面点阵图,确定每个偏瞳条件对应的第一主光线入射角点阵图;所述第一光学信息,指在不存在目标表面缺陷信息的情况下,待仿真近眼显示光学系统对应的光学信息;

25、基于所述第二光学信息以及所述物面点阵图,确定每个偏瞳条件对应的第二主光线入射角点阵图;所述第二光学信息,指在存在目标表面缺陷信息的情况下,待仿真近眼显示光学系统对应的光学信息;

26、根据每个偏瞳条件对应的所述第一主光线入射角点阵图和所述第二主光线入射角点阵图,得到每个偏瞳条件对应的第一像面主光线入射角点阵图。

27、在其中一个实施例中,所述基于所述第二光学信息以及所述物面点阵图,确定每个偏瞳条件对应的第二主光线入射角点阵图之前,所述方法还包括:

28、获取预设位置和表面缺陷数据;所述预设位置位于待仿真近眼显示光学系统的预设表面内;

29、对所述表面缺陷数据进行格式转换,确定目标表面缺陷信息;

30、将所述目标表面缺陷信息导入至所述预设位置,确定所述待仿真近眼显示光学系统对应的第二光学信息。

31、在其中一个实施例中,所述光学信息包括第一光学信息以及第二光学信息;所述基于所述光学信息,确定所述物面点阵图在无偏瞳条件对应的第二像面主光线入射角点阵图,包括:

32、基于所述第一光学信息以及所述物面点阵图,确定无偏瞳条件对应的第三主光线入射角点阵图;

33、基于所述第二光学信息以及所述物面点阵图,确定无偏瞳条件对应的第四主光线入射角点阵图;

34、根据所述第三主光线入射角点阵图和所述第四主光线入射角点阵图,得到第二像面主光线入射角点阵图。

35、在其中一个实施例中,所述基于多个所述第一像面主光线入射角点阵图以及所述第二像面主光线入射角点阵图,确定所述待仿真近眼显示光学系统的动态畸变仿真结果,包括:

36、针对多个偏瞳条件中的每个偏瞳条件,根据每个偏瞳条件对应的所述第一主光线入射角点阵图,以及所述第三主光线入射角点阵图,确定每个偏瞳条件对应的第一仿真结果;

37、根据每个偏瞳条件对应的所述第二主光线入射角点阵图,以及所述第四主光线入射角点阵图,确定每个偏瞳条件对应的第二仿真结果;

38、根据每个偏瞳条件对应的所述第一仿真结果和所述第二仿真结果,确定所述待仿真近眼显示光学系统的动态畸变仿真结果。

39、在其中一个实施例中,所述根据每个偏瞳条件对应的所述第一仿真结果和所述第二仿真结果,确定所述待仿真近眼显示光学系统的动态畸变仿真结果,包括:

40、根据每个偏瞳条件对应的所述第二仿真结果和所述第一仿真结果的差值,确定每个偏瞳条件对应的第三仿真结果;

41、根据多个偏瞳条件对应的第三仿真结果,确定所述待仿真近眼显示光学系统的动态畸变仿真结果。

42、在其中一个实施例中,所述方法还包括:

43、针对多个偏瞳条件中的每个偏瞳条件,根据每个偏瞳条件对应的所述第一主光线入射角点阵图,确定对应的第二像面像高点阵图;

44、根据每个偏瞳条件对应的所述第二主光线入射角点阵图,确定对应的第三像面像高点阵图;

45、根据每个偏瞳条件对应的所述第二像面像高点阵图和所述第三像面像高点阵图,生成文本视频;

46、基于所述文本视频,建立动态畸变感知模型。

47、在其中一个实施例中,所述根据每个偏瞳条件对应的所述第二像面像高点阵图和所述第三像面像高点阵图,生成文本视频,包括:

48、获取原始文本图像;

49、对每个偏瞳条件对应的所述第二像面像高点阵图和所述第三像面像高点阵图进行映射,确定每个偏瞳条件对应的整体单应性矩阵;

50、根据每个偏瞳条件对应的所述整体单应性矩阵,对所述原始文本图像进行映射处理,得到每个偏瞳条件对应的映射文本图像;

51、根据多个偏瞳条件对应的所述映射文本图像,生成文本视频。

52、在其中一个实施例中,所述对每个偏瞳条件对应的所述第二像面像高点阵图和所述第三像面像高点阵图进行映射,确定每个偏瞳条件对应的整体单应性矩阵,包括:

53、对每个偏瞳条件对应的所述第二像面像高点阵图进行区域划分,得到第一数量个第一划分子区域;

54、对第一数量个所述第一划分子区域进行局部映射,确定对应的多个第一局部单应性映射矩阵;

55、对每个偏瞳条件对应的所述第三像面像高点阵图进行区域划分,得到第二数量个第二划分子区域;其中,第二数量与第一数量相等;

56、对第二数量个所述第二划分子区域进行局部映射,确定对应的多个第二局部单应性映射矩阵;

57、根据每个偏瞳条件对应的多个所述第一局部单应性映射矩阵和多个所述第二局部单应性映射矩阵,确定每个偏瞳条件对应的整体单应性矩阵。

58、在其中一个实施例中,所述根据每个偏瞳条件对应的多个所述第一局部单应性映射矩阵和多个所述第二局部单应性映射矩阵,确定每个偏瞳条件对应的整体单应性矩阵,包括:

59、确定每个所述第一划分子区域在所述第二像面像高点阵图的相对位置;

60、确定每个所述第二划分子区域在所述第三像面像高点阵图的相对位置;

61、对相对位置相同的所述第一划分子区域对应的第一局部单应性映射矩阵和所述第二划分子区域对应的第二局部单应性映射矩阵进行空间畸变去除处理,得到每个相对位置对应的中间局部单应性映射矩阵;

62、根据多个所述中间局部单应性映射矩阵,确定对应的整体单应性矩阵。

63、在其中一个实施例中,将所述动态畸变感知模型发送至第一终端,以使所述第一终端根据所述动态畸变感知模型,输出用户对近眼显示光学系统的动态畸变的感知结果。

64、在其中一个实施例中,基于所述待仿真近眼显示光学系统的动态畸变仿真结果以及所述目标表面缺陷信息,建立目标函数模型;所述目标函数模型用于确定动态畸变与表面缺陷之间的相关性;

65、将所述目标函数模型发送至第二终端,以使所述第二终端根据所述目标函数模型,输出近眼显示光学系统对表面缺陷的敏感度。

66、第二方面,本技术还提供了一种动态畸变仿真装置,所述装置包括:

67、获取模块,用于获取物面点阵图以及待仿真近眼显示光学系统对应的光学信息;

68、第一确定模块,用于基于所述光学信息,确定所述物面点阵图在多个偏瞳条件对应的多个第一像面主光线入射角点阵图;

69、第二确定模块,用于基于所述光学信息,确定所述物面点阵图在无偏瞳条件对应的第二像面主光线入射角点阵图;

70、动态畸变仿真模块,用于基于多个所述第一像面主光线入射角点阵图以及所述第二像面主光线入射角点阵图,确定所述待仿真近眼显示光学系统的动态畸变仿真结果。

71、第三方面,本技术还提供了一种计算机设备,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上述第一方面任意一项实施例中所述的方法的步骤。

72、第四方面,本技术还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面任意一项实施例中所述的方法的步骤。

73、第五方面,本技术还提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面任意一项实施例中所述的方法的步骤。

74、上述动态畸变仿真方法以及装置,通过获取物面点阵图以及待仿真近眼显示光学系统对应的光学信息;基于光学信息,分别确定物面点阵图在多个偏瞳条件对应的多个第一像面主光线入射角点阵图,以及在无偏瞳条件对应的第二像面主光线入射角点阵图;由于人眼观察不同位置的目标时,眼睛会发生转动,这会改变光线进入眼睛的角度,因此基于第一像面主光线入射角点阵图以及第二像面主光线入射角点阵图,确定待仿真近眼显示光学系统的动态畸变仿真结果,能够充分考虑待仿真近眼显示光学系统与人眼的适配性,实现了从人眼的角度量化待仿真近眼显示光学系统的动态畸变,提高了近眼显示光学系统的动态畸变仿真结果的准确性。


技术特征:

1.一种动态畸变仿真方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取物面点阵图,包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述预设的像面主光线入射角点阵图包括多个主光线入射角数据;所述对所述预设的像面主光线入射角点阵图进行像高处理,确定对应的第一像面像高点阵图,包括:

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述光学信息包括瞳孔位姿;所述基于所述光学信息,确定所述物面点阵图在多个偏瞳条件对应的多个第一像面主光线入射角点阵图,包括:

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述获取多个第一瞳孔旋转角度以及眼球运动函数模型之前,包括:

6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述光学信息包括第一光学信息以及第二光学信息;所述基于所述光学信息以及所述物面点阵图,确定每个偏瞳条件对应的第一像面主光线入射角点阵图,包括:

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述基于所述第二光学信息以及所述物面点阵图,确定每个偏瞳条件对应的第二主光线入射角点阵图之前,所述方法还包括:

8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述光学信息包括第一光学信息以及第二光学信息;所述基于所述光学信息,确定所述物面点阵图在无偏瞳条件对应的第二像面主光线入射角点阵图,包括:

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述基于多个所述第一像面主光线入射角点阵图以及所述第二像面主光线入射角点阵图,确定所述待仿真近眼显示光学系统的动态畸变仿真结果,包括:

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述根据每个偏瞳条件对应的所述第一仿真结果和所述第二仿真结果,确定所述待仿真近眼显示光学系统的动态畸变仿真结果,包括:

11.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述根据每个偏瞳条件对应的所述第二像面像高点阵图和所述第三像面像高点阵图,生成文本视频,包括:

13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述对每个偏瞳条件对应的所述第二像面像高点阵图和所述第三像面像高点阵图进行映射,确定每个偏瞳条件对应的整体单应性矩阵,包括:

14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述根据每个偏瞳条件对应的多个所述第一局部单应性映射矩阵和多个所述第二局部单应性映射矩阵,确定每个偏瞳条件对应的整体单应性矩阵,包括:

15.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

16.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

17.一种动态畸变仿真装置,其特征在于,所述装置包括:


技术总结
本申请涉及一种动态畸变仿真方法以及装置;获取物面点阵图以及待仿真近眼显示光学系统对应的光学信息;基于光学信息,确定物面点阵图在多个偏瞳条件对应的多个第一像面主光线入射角点阵图;基于光学信息,确定物面点阵图在无偏瞳条件对应的第二像面主光线入射角点阵图;基于多个第一像面主光线入射角点阵图以及第二像面主光线入射角点阵图,确定待仿真近眼显示光学系统的动态畸变仿真结果;能够充分考虑待仿真近眼显示光学系统与人眼的适配性,实现了从人眼的角度量化待仿真近眼显示光学系统的动态畸变,提高了近眼显示光学系统的动态畸变仿真结果的准确性。

技术研发人员:李靓,张科鹏
受保护的技术使用者:浙江舜宇光学有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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