适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法、装置以及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法、装置及系统，所述方法包括：(1)实时采集背景环境以获得背景视频，对所述视频进行高斯模糊以及视野矫正处理；(2)将原绘制颜色和处理后视频颜色从RGB颜色空间转换到缩放为单位球范围的CIELAB颜色空间；(3)根据设定的色差约束、色品饱和度约束、亮度约束、最小可觉差约束，在缩放后的CIELAB空间中寻找基于原绘制颜色和处理后视频颜色的最优绘制颜色；(4)将最优绘制颜色转换回RGB空间后，利用RGB空间的最优绘制颜色进行实时绘制。该方法应用范围广泛，能够显著提高虚拟内容和背景环境之间的区分度，支持各种虚拟场景及背景环境且无需事先准备过程。

【技术实现步骤摘要】
适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法、装置以及系统
本专利技术属于实时绘制领域，尤其涉及一种适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法、装置以及系统。
技术介绍
随着光学穿透式头戴显示器(opticalsee-throughhead-mounteddisplays，以下简称OST-HMD)的不断革新，与之相关的混合现实(mixedreality，以下简称MR)技术也不断发展。与常规的虚拟现实头戴显示器或视频穿透式头戴显示器不同，OST-HMD由于具有半透明的光学镜片，因而可以同时呈现真实、非绘制的周围环境以及虚拟、绘制的显示内容。这种设计使用户在佩戴OST-HMD时能够无延迟、高保真地感知到周遭环境，极大地缓解了佩戴视频穿透式头戴显示器时的不适感，但同时也带来了新的问题。OST-HMD的光学结构致使其不能完全阻挡来自外部环境的光线，使得虚拟的绘制内容无法独立呈现在显示器上。在MR应用场景里，这种光学设计会导致所谓的颜色混合(color-blending)问题，即由于虚拟显示内容和真实背景环境的颜色发生混合，使得虚拟内容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法，其特征在于，所述颜色对比增强绘制方法包括以下步骤：/n(1)实时采集背景环境以获得背景视频，对所述背景视频进行预处理，获得处理后的背景视频；/n(2)将原始绘制颜色和处理后的背景视频颜色从各自的颜色空间转换到CIELAB颜色空间；/n(3)在CIELAB颜色空间内，根据设定的色差约束、色品饱和度约束、亮度约束、最小可觉差约束寻找基于原始绘制颜色和处理后背景视频颜色的最优绘制颜色；/n(4)将所述最优绘制颜色从CIELAB颜色空间转换回原始绘制颜色空间后，利用转换后的最优绘制颜色代替原始绘制颜色进行实时绘制。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法，其特征在于，所述颜色对比增强绘制方法包括以下步骤：
(1)实时采集背景环境以获得背景视频，对所述背景视频进行预处理，获得处理后的背景视频；
(2)将原始绘制颜色和处理后的背景视频颜色从各自的颜色空间转换到CIELAB颜色空间；
(3)在CIELAB颜色空间内，根据设定的色差约束、色品饱和度约束、亮度约束、最小可觉差约束寻找基于原始绘制颜色和处理后背景视频颜色的最优绘制颜色；
(4)将所述最优绘制颜色从CIELAB颜色空间转换回原始绘制颜色空间后，利用转换后的最优绘制颜色代替原始绘制颜色进行实时绘制。


2.如权利要求1所述的适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法，其特征在于，所述对所述背景视频进行预处理包括：
对所述背景视频进行高斯模糊处理；
对高斯处理后的背景视频进行视野矫正，使背景视频的帧图像与绘制画面实现像素精度一一映射，矫正公式为：



其中，u和v分别代表绘制画面在水平和垂直方向上的纹理坐标，x和y分别代表背景视频的帧图像在水平和垂直方向上的纹理坐标；su和sv分别代表背景视频的帧图像在水平和垂直方向上的纹理坐标的缩放系数，bu和bv分别代表背景视频的帧图像在水平和垂直方向上的纹理坐标的偏移量。


3.如权利要求1所述的适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法，其特征在于，步骤(2)的具体步骤为：
(2-1)将原始绘制颜色和处理后的背景视频颜色从各自原始的颜色空间转换到CIELAB颜色空间；
(2-2)将CIELAB颜色空间的原始绘制颜色和背景视频颜色的三维坐标缩放至单位球范围内，即缩放后CIELAB颜色空间中任意颜色对应的三维坐标到原点的欧氏距离小于等于1。


4.如权利要求1所述的适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法，其特征在于，步骤(3)中，
色差约束：最优绘制颜色与原始绘制颜色的颜色差异应保持在一定范围内，色差约束的定义如下：



其中，表示两个颜色在CIELAB颜色空间中的颜色差异，lopt和ld分别代表最优绘制颜色和原始绘制颜色，λE表示一个色差阈值，其值为正；
色品饱和度约束：最优绘制颜色的色品饱和度不应减小，色品饱和度约束的定义如下：
chopt-chd≥0
其中，chopt和chd分别代表最优绘制颜色和原始绘制颜色在CIELAB颜色空间的色品饱和度；
亮度约束：最优绘制颜色与原始绘制颜色的亮度差异应保持在一定范围内，亮度约束的定义如下：
ΔL*(lopt,ld)≤λL
其中，ΔL*(·)表示两个颜色在CIELAB颜色空间中的亮度差异，λL表示一个亮度阈值，其值为正；
最小可觉差约束：最优绘制颜色与背景视频颜色应具有人眼可分辨的色差，最小可觉差约束的定义如下：



其中，lb代表背景视频颜色，λJND表示最小可觉差，其值为正。


5.如权利要求1所述的适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法，其特征在于，步骤(3)的具体步骤为：
(3-1)利用以下公式计算理想最优绘制颜色：



其中，I和B分别表示理想最优绘制颜色和高斯模糊后的背景视频颜色在缩放为单位球的CIELAB颜色空间中的三维坐标，O表示坐标原点，O同时也是单位球的球心，dist(·)表示空间中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，鲍虎军，张云锦，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33