全息对象的智能透明度制造技术

一种头戴式显示器(HMD)设备配置有传感器套件，该传感器套件使得能够进行头部跟踪以确定设备用户与混合现实或虚拟现实环境中的全息对象的邻近度。在用户周围放置包括同心布置的体壳的淡化体，体壳包括最靠近用户的近壳以及最远离用户的远壳。当全息对象在远壳以外时，HMD设备完全不透明地(即，不具有透明度)呈现该对象。当用户朝全息对象移动且该对象与远壳相交时，该对象的不透明度开始淡出且透明度增加以显露该对象后面的背景。全息对象的透明度随着该对象越来越接近近壳而增加，并且该对象在近壳触及该对象时变得完全透明以使得背景变得完全可见。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景诸如头戴式显示(HMD)系统和手持式移动设备(例如，智能电话、平板电脑，等等)之类的混合现实和虚拟现实计算设备可被配置成向用户显示关于在用户的视野中和/或设备的相机的视野中的虚拟或真实对象的信息。例如，HDM设备可被配置成使用具有直通式相机或其它向外传感器的透视显示系统或不透明显示系统来显示其中混合真实世界对象的虚拟环境、其中混合虚拟对象的真实世界环境或纯虚拟世界。类似地，移动设备可以使用相机取景器窗口来显示这样的信息。提供本背景来介绍以下概述和详细描述的简要上下文。本背景不旨在帮助确定所要求保护的主题的范围，也不旨在被看作将所要求保护的主题限于解决以上所提出的问题或缺点中的任一个或全部的实现。概述一种HMD设备配置有传感器套件，该传感器套件使得能够进行头部跟踪以确定设备用户与混合现实或虚拟现实环境中的全息对象的邻近度。在用户周围放置包括同心布置的体壳的淡化体，体壳包括最靠近用户的近壳以及最远离用户的远壳。当全息对象在远壳以外时，HMD设备完全不透明地(即，不具有透明度)呈现该对象。当用户朝全息对象移动且该对象与远壳相交时，该对象的不透明度开始淡出且透明度增加以显露该对象后面的背景。全息对象的透明度随着该对象越来越接近近壳而增加，并且该对象在近壳触及该对象时变得完全透明以使得背景变得完全可见。在各说明性示例中，利用阿尔法合成并且在逐个像素的基础上取决于与近壳和远壳的相应邻近度来确定阿尔法值。可利用透明度混合曲线来在近壳和远壳之间的距离上平滑地混合逐像素阿尔法值。当用户接近全息对象时淡化不透明度并增加透明度能有助于减少视觉不适并防止遮挡对象原本隐藏的背景。在另一示例中，透明度可使用抖动技术来实现。提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并非旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用作辅助确定要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。应当理解，上述主题可被实现为计算机控制的装置、计算机进程、计算系统或诸如一个或多个计算机可读存储介质等制品。通过阅读下面的详细描述并审阅相关联的附图，这些及各种其他特征将变得显而易见。附图简述图1示出一说明性虚拟现实环境，该说明性虚拟现实环境的一部分被渲染在HMD设备的用户的视野内；图2示出其中定位有HMD设备的用户的说明性现实世界环境；图3描绘正由HMD设备捕捉的与现实世界对象相关联的表面重构数据；图4示出了说明性表面重构流水线的框图；图5示出了HMD设备用户由根据用户的高度来调整大小并使用同心壳的说明性淡化体来表示；图6示出了说明性虚拟对象，该虚拟对象在该对象位于或超过淡化体的远壳时被不透明地呈现在HMD设备的视野中；图7示出了说明性虚拟对象，该虚拟对象在该对象位于淡化体的远壳或在其内时被透明地呈现在HMD设备的视野中；图8示出了在虚拟对象位于淡化体的近壳和远壳之间的各个点时应用于这些虚拟对象的说明性透明度混合曲线；图9、10和11是可以使用HMD设备执行的解说性方法的流程图；图12是混合现实HMD设备的说明性示例的图形视图；图13是混合现实HMD设备的说明性示例的功能框图；图14和15是可用作混合现实HMD设备的组件的封闭脸罩的图形前视图；图16示出了封闭脸罩的部分分解视图；图17示出了封闭面罩的幻影线前视图；图18示出了封闭面罩的图形后视图；以及图19示出了示例性计算系统。各附图中相同的附图标记指示相同的元素。除非另外指明否则各元素不是按比例绘制的。详细描述在使用HMD设备的同时体验混合或虚拟现实环境时，用户可能当他们在相应的真实世界空间中四处移动时移至全息虚拟对象中。这一移动可以向HDM设备提出了在景深减小(并接近零)时准确地呈现对象方面的技术挑战，并且可能由于每一个眼睛之间的剪切平面失配而导致用户不适。另外，当全息对象随着用户越来越靠近而填满HMD设备的视野时，该对象可遮挡地面或其它对象的视觉。所提出的智能透明度提供了当HMD设备用户接近时淡出(且透明度增加)的全息对象不透明度，以同时减少视觉不适以及对诸如背景对象和地面之类的其它对象的遮挡。在说明性示例中，如图1所示，用户102可以使用HMD设备104来体验可视地呈现并在一些实现中可包括音频和/或触觉/触摸感觉的虚拟现实环境100。在该特定非限制性示例中，在HMD设备104上执行的应用支持包括室外风景的虚拟现实环境100，室外风景具有用户能与其交互并看见的植被和树木、起伏的山脉、篱笆、道路等。当如在图2所示那样用户改变他的头部的位置或朝向和/或在相应的物理现实世界环境200内移动时，他的虚拟现实环境的视图可以改变。(由图1中的虚线区域110表示的)视野可被调整大小和形状，并且可以控制该设备的其它特性来使得HMD设备体验可视地沉浸式体验，来为用户提供在虚拟世界的强烈存在感。尽管本文示出和描述的是虚拟现实环境，但所提出的智能透明度也可被应用于混合现实环境和场景。HMD设备104被配置成通过跟踪用户(包括他的头部)在物理环境200中的位置来确定用户在虚拟现实环境中的位置以及他与全息对象的关系。如图3所示，该设备被配置成通过使用可包括集成深度传感器的传感器套件305来获取表面重构数据300。在替换实现中，可以使用合适的立体图像分析技术来导出深度数据。在一些应用中，例如可以将表面重构用于头部跟踪以确定在物理现实世界环境200内的用户头部的3D(三维)位置和朝向(包括头部姿态)，这样，可以确定虚拟世界的视野位置。在一些实现中，传感器套件还可以支持注视跟踪以确定可以与头部位置和朝向数据一起使用的用户注视的方向。HMD设备104可以被进一步配置为展示可以显示系统消息、提示等等的用户接口(UI)310，以及展示用户可以操纵的控件。所述控件在一些情况中可以是虚拟或物理的。UI310还可以被配置为使用例如语音命令或自然语言与所感测的手势和语音一起操作。图4示出用于获得现实世界环境的表面重构数据的说明性表面重构数据流水线400。需要强调的是所公开的技术是说明性的，并且根据特定实现的要求可以使用其它技术和方法。原始深度传感器数据402被输入到传感器的3D(三维)姿态估计中(框404)。传感器姿态跟踪可以例如使用在预期表面和当前传感器测量之间的ICP(迭代最近点)算法来实现。每个传感器的深度测量可以使用例如被编码为符号距离场(SDF)的表面来被合并(框406)到体积表示中。使用循环，SDF被射线投射(框408)入所估计的系中以提供所述深度图与之对齐的密集表面预测。为了确定用户何时靠近全息对象，HMD设备104在用户102周围放置淡化体500(如图5所示)，该淡化体包括近壳505和远壳510。在该特定非限制性示例中，且不作为限制，壳505和510是圆柱形的且基本上是同心对齐的，并且近壳的半径r近约为半米，而远壳的半径r远约为一米。强调的是同心性和半径尺寸旨在是说明性的并且可利用其它布置和尺寸来适配智能透明度的特定应用。淡化体500可使用各种几何体来配置，诸如图5中所描绘的圆柱体、胶囊体或球体或其它形状，并且注意该淡化体在某些情况下可使用非径向体来实现。该淡化体通常可根据物理环境内用户头部位置来调整大小，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由占据物理环境的用户采用的头戴式显示器(HMD)设备执行的方法，所述HMD设备支持呈现包括全息对象的混合现实或虚拟现实环境，所述方法包括：在所述用户周围放置淡化体，所述淡化体具有邻近所述用户的近壳以及远离所述用户的远壳；通过跟踪所述用户在所述混合现实或虚拟现实环境内的位置来确定全息对象相对于所述近壳和所述远壳的位置；以及在所述全息对象位于所述近壳和所述远壳之间时透明地呈现所述全息对象，透明度随着所述对象越来越靠近所述近壳而增加。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.25 US 62/029,351;2015.05.27 US 14/722,9421.一种由占据物理环境的用户采用的头戴式显示器(HMD)设备执行的方法，所述HMD设备支持呈现包括全息对象的混合现实或虚拟现实环境，所述方法包括：在所述用户周围放置淡化体，所述淡化体具有邻近所述用户的近壳以及远离所述用户的远壳；通过跟踪所述用户在所述混合现实或虚拟现实环境内的位置来确定全息对象相对于所述近壳和所述远壳的位置；以及在所述全息对象位于所述近壳和所述远壳之间时透明地呈现所述全息对象，透明度随着所述对象越来越靠近所述近壳而增加。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述全息对象位于所述淡化体的所述远壳之外时完全不透明地呈现所述全息对象。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述全息对象与所述淡化体的所述近壳相交时完全透明地呈现所述全息对象。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使用阿尔法合成来执行所述全息对象的呈现并且基于透明度曲线来内插阿尔法值或者使用有序抖动来执行所述全息对象的呈现，所述透明度曲线在所述淡化体的所述近壳和所述远壳之间的空间距离上建立。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述透明度曲线是线性曲线...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·萨瑟兰，B·苏格登，T·萨尔特，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US