一种模拟人眼对焦的虚拟动态景深变化处理方法技术

本发明专利技术公开了一种模拟人眼对焦的虚拟动态景深变化处理方法。获得双眼眼球在虚拟现实场景中的凝视位置，根据双眼眼球的凝视位置，实时对虚拟现实场景中每一帧的图像进行处理获得当前帧下虚拟凝视对象与虚拟镜头之间的期望对焦距离，再根据期望对焦距离和虚拟镜头的内参参数计算获得弥散圆半径，然后根据弥散圆半径构建模糊效果，将模糊效果叠加到原虚拟现实场景的当前帧中进行显示，完成景深变化处理。本发明专利技术能够动态监测虚拟现实头显用户眼睛的对焦距离，进而可实时计算弥散圆半径，通过对原有图像添加模糊特效，能够有效地模拟人眼在现实生活中观察事物的景深效果，大大提升用户的沉浸式体验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图形图像处理方法，尤其涉及的是一种模拟人眼对焦的虚拟动态景深变化处理方法，适用于在显示屏或虚拟现实设备中。
技术介绍
随着硬件技术和软件技术的发展，虚拟现实头显(head-mounted displays，HMDs)技术已经开始向消费者普及，并成为模拟沉浸式体验的首选设备。在沉浸式的体验中，最大程度上模拟还原人眼在现实生活中观察事物的方式是提高虚拟现实头显用户体验的关键。现实生活中，人眼观察事物时具有景深效果，即只有在对焦点前后一定范围内的物体能够在人眼中形成清晰的图像，距离人眼的对焦点过远或过近的物体在人眼看来是模糊的。景深是模拟人眼视觉效果的重要手段，能够有效提高虚拟现实头显的沉浸式体验效果。然而现有的虚拟现实头显并没有提供动态景深感知的功能，其呈现给人眼的图像无论远近都是清晰的，这极大地降低了用户体验。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种模拟人眼对焦的虚拟动态景深变化处理方法，用于在显示屏或虚拟现实设备上模拟人眼的自动对焦时，画面景深变化的过程。本专利技术采用的技术方案是如图1所示，包括以下步骤：1)在人观看虚拟现实场景的画面过程中，获得双眼眼球在虚拟现实场景中的凝视位置；2)根据双眼眼球的凝视位置，实时对虚拟现实场景中每一帧的图像进行处理获得当前帧下虚拟凝视对象与虚拟镜头之间的期望对焦距离Depthdesired(focal distance)；3)再根据期望对焦距离Depthdesired和虚拟镜头的内参参数计算获得弥散圆(CoC)半径，然后根据弥散圆半径构建模糊效果，将模糊效果叠加到原虚拟现实场景的当前帧中进行显示，完成景深变化处理。所述步骤1)具体为：在人使用虚拟现实设备中，在虚拟现实设备的显示屏显示虚拟场景画面，预先设定虚拟镜头光圈大小和镜头焦距等虚拟镜头的内参参数，并在人眼的正前方设置眼球跟踪设备，眼球跟踪设备可位于显示屏的上方附近，通过眼球跟踪设备实时获得双眼眼球的凝视位置信息。所述步骤1)具体为：所述双眼眼球的凝视位置为显示屏幕的屏幕中心点。所述步骤2)对于每一帧的虚拟现实场景图像具体如图2所示，是：2.1)将双眼眼球的凝视位置信息转换到当前帧显示画面的二维坐标，再将二维坐标转换成当前帧虚拟现实场景的空间三维落点坐标Pos；2.2)在当前帧虚拟现实场景中找到空间三维落点坐标Pos所对应的虚拟凝视对象，得到当前帧下虚拟凝视对象与虚拟镜头之间的深度距离Depthcurrent；2.3)通过深度距离Depthcurrent和上一帧虚拟凝视对象与虚拟镜头之间的期望对焦距离Depth′desired进行计算，求得第一重对焦时间Time1refocus(单位为毫秒)；2.4)若Time1refocus小于毫秒，则将当前帧下虚拟凝视对象与虚拟镜头之间的期望对焦距离Depthdesired和上一帧虚拟凝视对象与虚拟镜头之间的期望对焦距离Depth′desired的值设为与深度距离Depthcurrent相同，设置当前帧标志位flag的值为false，不对当前帧进行景深变化处理，并结束对当前帧的处理；若Time1refocus大于等于毫秒，则继续下一步骤；2.5)通过上一帧虚拟现实场景图像的显示是否是通过模糊效果叠加后进行显示进行判断处理：A)若上一帧虚拟现实场景图像的显示是通过模糊效果叠加后显示的，即当前帧标志位flag的值为false，则将当前帧标志位设置flag的值为true，根据第一重对焦时间Time1refocus计算虚拟现实场景中的参数，不对当前帧进行景深变化处理，并结束对当前帧的处理；B)若上一帧虚拟现实场景图像的显示不是通过模糊效果叠加后显示的，即标志位flag的值为true，则计算求得第二重对焦时间Time2refocus，然后对第二重对焦时间Time2refocus进行判断：若第二重对焦时间Time2refocus小于毫秒，则将当前帧标志位设置flag的值为true，根据第二重对焦时间Time2refocus计算虚拟现实场景中的参数，不对当前帧进行景深变化处理，并结束对当前帧的处理；若第二重对焦时间Time2refocus大于等于毫秒，则将虚拟凝视对象的结束深度距离Depthend的值设置为与深度距离Depthcurrent相同，并利用以下公式计算求得Depthdesired；Depthdesired＝(Timenow-Timestart)×Δd+Depthstart其中，Timenow表示当前帧所在的时刻，Timestart表示对焦开始时间，Depthstart表示虚拟凝视对象的开始深度距离。所述步骤2.3)第一重对焦时间Time1refocus的计算采用以下公式： T i m e 1 r e f o c u s = | Δ t Depth c u r r e n t - Δ t Depth d e s i r e d ′ | ]]>其中，Δt表示人眼生理结构能达到的最小对焦时间，Δt为常量，具体实施可为40毫秒。所述步骤B)第二重对焦时间Time2refocus的计算采用以下公式： T i m e 2 r e f o c u s = | Δ t Depth 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟人眼对焦的虚拟动态景深变化处理方法，其特征在于包括步骤：1)获得双眼眼球在虚拟现实场景中的凝视位置；2)根据双眼眼球的凝视位置，实时对虚拟现实场景中每一帧的图像进行处理获得当前帧下虚拟凝视对象与虚拟镜头之间的期望对焦距离Depthdesired；3)再根据期望对焦距离Depthdesired和虚拟镜头的内参参数计算获得弥散圆半径，然后根据弥散圆半径构建模糊效果，将模糊效果叠加到原虚拟现实场景的当前帧中进行显示，完成景深变化处理。

【技术特征摘要】
1.一种模拟人眼对焦的虚拟动态景深变化处理方法，其特征在于包括步骤：1)获得双眼眼球在虚拟现实场景中的凝视位置；2)根据双眼眼球的凝视位置，实时对虚拟现实场景中每一帧的图像进行处理获得当前帧下虚拟凝视对象与虚拟镜头之间的期望对焦距离Depthdesired；3)再根据期望对焦距离Depthdesired和虚拟镜头的内参参数计算获得弥散圆半径，然后根据弥散圆半径构建模糊效果，将模糊效果叠加到原虚拟现实场景的当前帧中进行显示，完成景深变化处理。2.根据权利要求1所述的一种模拟人眼对焦的虚拟动态景深变化处理方法，其特征在于：所述步骤1)具体为：在人眼的正前方设置眼球跟踪设备，通过眼球跟踪设备实时获得双眼眼球的凝视位置信息。3.根据权利要求1所述的一种模拟人眼对焦的虚拟动态景深变化处理方法，其特征在于：所述步骤1)具体为：所述双眼眼球的凝视位置为显示屏幕的屏幕中心点。4.根据权利要求1所述的一种模拟人眼对焦的虚拟动态景深变化处理方法，其特征在于：所述步骤2)对于每一帧的虚拟现实场景图像具体是：2.1)将双眼眼球的凝视位置信息转换到当前帧显示画面的二维坐标，再将二维坐标转换成当前帧虚拟现实场景的空间三维落点坐标Pos；2.2)在当前帧虚拟现实场景中找到空间三维落点坐标Pos所对应的虚拟凝视对象，得到当前帧下虚拟凝视对象与虚拟镜头之间的深度距离Depthcurrent；2.3)通过深度距离Depthcurrent和上一帧虚拟凝视对象与虚拟镜头之间的期望对焦距离Depth′desired进行计算，求得第一重对焦时间Time1refocus；2.4)若Time1refocus小于则将当前帧下虚拟凝视对象与虚拟镜头之间的期望对焦距离Depthdesired和上一帧虚拟凝视对象与虚拟镜头之间的期望对焦距离Depth′desired的值设为与深度距离Depthcurrent相同，不对当前帧进行景深变化处理，并结束对当前帧的处理；若Time1refocus大于等于则继续下一步骤；2.5)通过上一帧虚拟现实场景图像的显示是否是通过模糊效果叠加后进行显示进行判断处理，获得当前帧下虚拟凝视对象与虚拟镜头之间的期望对焦距离Depthdesired或者不对当前帧进行景深变化处理。5.根据权利要求4所述的一种模拟人眼对焦的虚拟动态景深变化处理方法，其特征在于：所述步骤2.5)的判断处理具体为：A)若上一帧虚拟现实场景图像的显示是通过模糊效果叠加后显示的，根据第一重对焦时间Time1refocus计算虚拟现实场景中的参数，不对当前帧进行景深变化处理，并结束对当前帧的处理；B)若上一帧虚拟现实场景图像的显示不是通过模糊效果叠加后显示的，则计算求得第二重对焦时间Time2refocus，然后对第二重对焦时间Time2refocus进行判断：若第二重对焦时间Time2refocus小于则根据第二重对焦时间Time2refocus计算虚拟现实场景中的参数，不对当前帧进行景深变化处理，并结束对当前帧的处理；若第二重对焦时间Time2refocus大于等于则将虚拟凝视对象的结束深度距离Depthend的值设置为与深度距离Depthcurrent相同，并利用以下公式计算求得Depthdesired；Depthdesired＝(Timenow-Timestart)×Δd+Depthstart其中，Timenow表示当前帧所在的时刻，Timestart表示对焦开始时间，Depthstart表示虚拟凝视对象的开始深度距离。6.根据权利要求5所述的一种模拟人眼对焦的虚拟动态景深变化处理方法，其特征在于：所述步骤2.3)第一重对焦时间Time1refocus的计算采用以下公式： T i m e 1 r e f o c u s = | Δ t Depth c u r r...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣捷，罗浩，蔡志刚，
申请(专利权)人：杭州映墨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33