单眼视界自适配调整方法及装置、头戴式可视设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单眼视界自适配调整方法及装置、头戴式可视设备。其中，该方法包括：采用头戴式可视设备内新增的眼动跟踪装置获取待检测用户的单眼瞳距，其中，眼动跟踪装置在预设移动区域内进行可伸缩性移动；根据单眼瞳距对头戴式可视设备内与单眼瞳距对应的光学元件和/或显示屏的显示画面进行自适配调整。本发明专利技术解决了相关技术中使用头戴式可视设备的用户瞳距与头戴式可视设备本身难以适配的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机领域，具体而言，涉及一种单眼视界自适配调整方法及装置、头戴式可视设备。
技术介绍
随着虚拟现实技术(VR)的飞速发展，以OculusRift、Cardboard、GearVR等头戴式可视设备(HMD)，主要指VR眼镜，为载体的VR游戏正在不断兴起，其带给游戏玩家前所未有的拟真度，从而使得游戏玩家能够完全沉浸在游戏世界中，具有很强的代入感。然而，目前VR游戏最大的问题在于：游戏玩家在游戏体验过程中会出现身体不适，例如：头晕、恶心，其中，较为重要的一个原因便是佩戴的HMD设备以及VR游戏中两个内置摄像机缺乏与游戏玩家的瞳距进行良好地适配。不仅仅是VR游戏，当用户使用HMD设备进行其他活动，例如：观看电视节目、电影时，也会存在上述问题。根据美国针对抽样数量人群进行调查后得到的数据发现，每个人的瞳距变化从52毫米到78毫米不等，其中，男性的平均瞳距为64.7毫米，女性的平均瞳距为62.3毫米。由此可见，瞳距是因人而异的。当用户的瞳距与HMD设备的镜片难以匹配时，便会产生与佩戴普通眼镜时的瞳距不匹配一样，用户将会感到明显不适，眼肌和视力容易出现疲劳。然而，目前的HMD设备通过旋钮等方式，支持人工调节镜片的瞳距值，但往往需要人为判别当前的瞳距值所对应的画面效果是否达到最佳，这对于普通用户来说并非是一个很好的解决方案。除此之外，如果HMD设备为用户左右眼显示的画面与用户本身瞳距不符，则同样也会造成用户的不良体验。以VR游戏为例，当游戏玩家的瞳距与游戏中两个内置摄像机之间的间距不匹配时，若游戏中两个内置摄像机的间距大于游戏玩家的瞳距，将会产生一个被夸大的立体透视视界，容易造成玩家的视觉疲劳；反之，若游戏中两个内置摄像机的间距小于游戏玩家的瞳距，则视界的立体感将会大为减弱。而目前VR游戏的软件开发工具包(SDK)均使用人眼瞳距均值(63.5毫米)作为两内置摄像机的间距，这样的设定并不能确保所有VR游戏玩家获得良好的游戏体验。由此可见，当前的HMD设备的瞳距匹配方案，在设备光学元件(镜片)以及画面显示过程中都无法得到良好地解决。目前，相关技术中通常使用的瞳距测量方法为角膜映光法，现实中广泛使用的瞳距仪均是依据角膜映光法的设计原理进行瞳距测量的，其大致的测量原理和步骤如下：第一步、将由光源照亮的视标(即检光、验光过程中，引导被检测人员注视的图标或图像)，利用瞳距仪中的光学系统成像；第二步、将瞳距仪鼻额垫水平放置于被检测人员鼻根正中部，以使视标的成像在被检测人员正前方；第三步、使视标的成像在被检测人员眼前的特定工作距离处；第四步、当被检测人员的双眼注视视标时，其左眼与右眼的视轴相交于上述特定的工作距离处；第五步、由于人眼的角膜反射大量的光，光线将在被检测人员的左眼与右眼角膜表面上各形成一个反光点(虚像)；第六步、观察人员可以通过目镜观测到读数游丝(安装在瞳距仪的刻度尺上的机械装置)和这两个反光点，通过移动读数游丝与反光点重合，使得读数游丝遮挡住角膜反射的光(即虚像)，此时两个游丝的位置就对应两个角膜的位置，从而实现游丝、角膜、虚像三点一线；第七步、此时便可以通过两个读数游丝的刻度差计算得到被检测人员左眼与右眼角膜间的距离；第八步、由于人眼的角膜正处于瞳孔中间，由此便可得到被检测人员的瞳距。除此之外，通过测量被检测人员其中一个眼睛的瞳孔中心到鼻梁中线的距离，便可以得到单眼瞳距，单眼瞳距能够更加准确地反映被检测人员的瞳距信息；另外，通过改变上述步骤中提到的视标成像的远近，还可以得到被检测人员的近用瞳距和远用瞳距，在通常情况下，近用瞳距会略小于远用瞳距。基于角膜映光法的瞳距仪被广泛使用，尽管被看作是准确又便捷的瞳距测量方法，但上述方法需要建立在观察人员存在的前提条件下才能够实现，当瞳距检测不是作为一项专门的检测，而是用户使用HMD设备观看VR影像前的预处理操作时，角膜映光法便会显得十分笨拙，其具体缺陷在于：(1)需要一名协助检测瞳距的人员，并且需要懂得基本的测量知识；(2)需要检测瞳距的辅助工具，例如：瞳距仪或者瞳距计；(3)如果使用瞳距计或瞳距计等辅助工具，还需要确保检测环境的光照强度适宜，以便能够清晰地查看到被检测人员的角膜反光点；这些缺陷对于一位需要使用HMD设备的用户而言，是极为不利的。为了避免测量瞳距所花费的成本，尤其是使用HMD设备进行VR游戏的游戏玩家，很有可能会直接使用并得到较差的VR体验，甚至放弃使用VR设备。综上所述，目前通用的瞳距检测方法十分依赖检测人员以及辅助检测工具才能够实现，对于希望立即使用HMD设备体验VR影像的用户而言，这样的操作方式难以接受。除上述介绍的瞳距检测方法之外，另外一种较为常用的瞳距检测方法即为眼动跟踪技术。眼动跟踪技术(或视线跟踪技术)在VR方面有非常好的应用前景。眼动跟踪是指通过测量眼睛的注视点的位置或者眼球相对头部的运动而实现对眼球运动的追踪。在HMD设备中通过使用眼动跟踪技术，可以得到用户跟踪用户当前的视线方向，从而为用户提供适配的VR影像(区别于头部跟踪技术)。眼动跟踪技术又可以进一步划分为：基于软件和基于硬件两种不同的方法。基于软件的眼动跟踪技术，首先利用摄像机获取人脸或人眼的图像，然后利用软件实现图像中人脸和人眼的定位与跟踪，从而估算出用户在屏幕上的注视位置，这种方法对于图像处理的算法有较高的要求，且精度较低；基于硬件的眼动跟踪技术，一般使用能够锁定眼睛的眼动跟踪装置，通过摄入从人眼角膜和瞳孔反射的红外线连续地记录视线变化，从而达到记录分析视线跟踪过程的目的，其精度较高。并且，基于硬件的眼动跟踪技术一般需要用户戴上特制的头盔或使用头部固定支架，十分适用于VR的使用场景。基于硬件的眼动跟踪技术中，广泛运用的实现方案“瞳孔-角膜反射向量法”包括以下处理步骤：第一步、利用固定的眼动跟踪装置获取眼球的图像；第二步、通过与眼动跟踪装置同轴的光源，得到亮瞳图像；第三步、通过与眼动跟踪装置便宜的光源，得到暗瞳图像；第四步、通过将亮瞳图像与暗瞳图像叠加差分，从而得到更为清晰的瞳孔图像；第五步、利用固定的眼动跟踪装置得到角膜发射的光点位置，并结合瞳孔位置得到角膜发射向量；第六步、通过角膜发射向量，估算用户的视线方向(角度)。眼动跟踪技术能够得到用户的视线移动和方向，将其运用于HMD设备中，解决的适配性问题在与：由于游戏玩家视线变化所需要的VR影像变化，例如：游戏玩家头部在保持不动的情况下，眼球发生移动，则看到的VR影像也发生移动)。然而，该方法仍然无法解决用户瞳距与HMD设备本身的适配性问题，即便能够实时获取用户的视线情况，也无法避免由于瞳距难以适配所导致的影像失真、模糊进而造成用户头晕、恶心。针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种单眼视界自适配调整方法及装置、头戴式可视设备，以至少解决相关技术中使用头戴式可视设备的用户瞳距与头戴式可视设备本身难以适配的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种单眼视界自适配调整方法，包括：采用头戴式可视设备内新增的眼动跟踪装置获取待检测用户的单眼瞳距，其中，眼动跟踪装置在预设移动区域内进行可伸缩性移动；根据单眼瞳距对头戴式可视设备内与单眼瞳距对应的光学元件和/或显示屏的显示画面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单眼视界自适配调整方法，其特征在于，包括：采用头戴式可视设备内新增的眼动跟踪装置获取待检测用户的单眼瞳距，其中，所述眼动跟踪装置在预设移动区域内进行可伸缩性移动；根据所述单眼瞳距对所述头戴式可视设备内与所述单眼瞳距对应的光学元件和/或显示屏的显示画面进行自适配调整。

【技术特征摘要】
1.一种单眼视界自适配调整方法，其特征在于，包括：采用头戴式可视设备内新增的眼动跟踪装置获取待检测用户的单眼瞳距，其中，所述眼动跟踪装置在预设移动区域内进行可伸缩性移动；根据所述单眼瞳距对所述头戴式可视设备内与所述单眼瞳距对应的光学元件和/或显示屏的显示画面进行自适配调整。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用所述眼动跟踪装置获取所述单眼瞳距包括：获取与所述待检测用户的近用瞳距对应的第一焦距以及与所述待检测用户的远用瞳距对应的第二焦距；将所述预设移动区域等距离划分为多个移动单位，控制所述眼动跟踪装置在所述预设移动区域内进行移动，遍历所述多个移动单位，分别获取与所述第一焦距对应的第一组测量数据以及与所述第二焦距对应的第二组测量数据；对所述第一组测量数据和所述第二组测量数据进行有效性检验，筛选出待计算的测量数据；利用所述待计算的测量数据求取所述单眼瞳距。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取与所述近用瞳距对应的所述第一焦距以及与所述远用瞳距对应的所述第二焦距包括：分别获取第一距离、第二距离和第三距离，其中，所述第一距离为显示屏与光学元件的中心位置之间的距离，所述第二距离为所述中心位置与所述单眼之间的距离，所述第三距离为视标与所述单眼之间的距离；当测量所述近用瞳距触发所述第三距离选取第一数值时，采用所述第一数值、所述第一距离的取值和所述第二距离的取值计算所述第一焦距；以及当测量所述远用瞳距触发所述第三距离选取第二数值时，采用所述第二数值、所述第一距离的取值和所述第二距离的取值计算所述第二焦距。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述预设移动区域等距离划分为所述多个移动单位，控制所述眼动跟踪装置在所述预设移动区域内进行移动，遍历所述多个移动单位，分别获取与所述第一组测量数据以及与所述第二组测量数据包括：控制显示屏输出视标图像；将光学元件调整至所述第一焦距；测量步骤：控制所述眼动跟踪装置在当前位置上对所述单眼的视线数据进行测量；判断步骤：当测量次数达到阈值时，判断所述光学元件是否已经调整至所述第二焦距，如果否，则将所述光学元件调整至所述第二焦距，并在将所述测量次数清零后，返回至所述测量步骤，如果是，则进入统计步骤；当所述测量次数未达到所述阈值时，记录所述视线数据，控制所述眼动跟踪装置前行一个移动单位并将所述测量次数加1，返回至所述测量步骤，其中，所述阈值是由所述初始位置和所述多个移动单位的数量确定的；所述统计步骤：当所述光学元件调整至所述第一焦距时，对每次测量得到的所述视线数据进行统计，得到所述第一组测量数据；以及，当所述光学元件调整至所述第二焦距时，对每次测量得到的所述视线数据进行统计，得到所述第二组测量数据。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述第一组测量数据和所述第二组测量数据进行有效性检验，筛选出所述待计算的测量数据包括：采用预设校验方法依次判断所述第一组测量数据和所述第二组测量数据中的每个数据是否符合正态分布；从所述第一组测量数据和所述第二组测量数据中剔除不符合所述正态分布的无效数据，得到所述待计算的测量数据。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述单眼瞳距对所述光学元件进行自适配调整包括：获取第四距离，其中，所述第四距离为所述光学元件的中心位置与所述头戴式可视设备的中轴线之间的距离；根据所述单眼瞳距与所述第四距离之间的差值对所述光学元件进行自适配调整。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述单眼瞳距对所述光学元件进行自适配调整还包括：获取所述待检测用户当前使用的应用程序的类型标识；在所述单眼瞳距与所述第四距离进行差值计算时，根据所述类型标识确定选用近用瞳距或远用瞳距。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述单眼瞳距对所述显示画面进行自适配调整包括：获取第五距离，其中，所述第五距离为所述显示画面的中心位置与所述头戴式可视设备的中轴线之间的距离；根据所述单眼瞳距与所述第五距离之间的差值对所述显示画面进行自适配调整。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述单眼瞳距对所述显示画面进行自适配调整还包括：获取所述待检测用户当前使用的应用程序的类型标识；在所述单眼瞳距与所述第五距离进行差值计算时，根据所述类型标识确定选用近用瞳距或远用瞳距。10.一种单眼视界自适配调整装置，其特征在于，包括：获取模块，用于采用头戴式可视设备内新增的眼动跟踪装置获取待检测用户的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁冬生，
申请(专利权)人：网易杭州网络有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33