校准方法和装置、头戴显示设备及计算机可读存储介质制造方法及图纸

本申请公开一种头戴显示设备的校准方法、头戴显示设备的校准装置、头戴显示设备及非易失性计算机可读存储介质。校准方法包括：在显示器中显示的设定标识与现实中的参考标识对齐的过程中，获取定位相机和参考标识的相对位姿；在相对位姿满足预定条件的情况下，获取参考标识在定位相机所在的相机坐标系内的坐标；利用头戴显示设备预设的初始校准参数，将参考标识在相机坐标系内的坐标投影到述显示器的虚拟平面上；及根据预设函数调整初始标准参数以得到目标校准参数，预设函数为关于：在虚拟平面所在的虚拟平面坐标系内，述设定标识的坐标与述参考标识的坐标之间的误差的函数。标与述参考标识的坐标之间的误差的函数。标与述参考标识的坐标之间的误差的函数。

【技术实现步骤摘要】
校准方法和装置、头戴显示设备及计算机可读存储介质


[0001]本申请涉及头戴显示设备
，更具体而言，涉及一种头戴显示设备的校准方法、头戴显示设备的校准装置、头戴显示设备及非易失性计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]光学透明头戴式显示器(optical see
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through head
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mounted display，OST HMD)是增强现实技术的主要输出介质，其基本结构由三个主要组件组成：图像发生器(即生成虚拟图像的微显示器)、将虚拟和真实内容合并在一起的光学组合器，以及在舒适的视距下放大和准直虚拟图像的成像光学元件。而用户在使用光学透明头戴式显示器前，需要对光学透明头戴式显示器进行校准，以获取较为舒适的视距。目前，在校准光学透明头戴式显示器，往往需要获取用户手指在空间中的位置，并不能很好的保证校准的精度。

技术实现思路

[0003]本申请实施方式提供一种头戴显示设备的校准方法、头戴显示设备的校准装置、头戴显示设备及非易失性计算机可读存储介质。
[0004]本申请实施方式的头戴显示设备的校准方法包括：在所述显示器中显示的设定标识与现实中的参考标识对齐的过程中，获取所述定位相机和所述参考标识的相对位姿；在所述相对位姿满足预定条件的情况下，获取所述参考标识在所述定位相机所在的相机坐标系内的坐标；利用所述头戴显示设备预设的初始校准参数，将所述参考标识在所述相机坐标系内的坐标投影到所述显示器的虚拟平面上；及根据预设函数调整所述初始标准参数以得到目标校准参数，所述预设函数为关于：在所述虚拟平面所在的虚拟平面坐标系内，所述设定标识的坐标与所述参考标识的坐标之间的误差的函数。
[0005]本申请实施实施方式的头戴显示设备的校准装置包括位姿获取模块、坐标获取模块、投影模块和优化模块。位姿获取模块用于在所述显示器中显示的设定标识与现实中的参考标识对齐的过程中，获取所述定位相机和所述参考标识的相对位姿。坐标获取模块用于在所述相对位姿满足预定条件的情况下，获取所述参考标识在所述定位相机所在的相机坐标系内的坐标。投影模块用于利用所述头戴显示设备预设的初始校准参数，将所述参考标识在所述相机坐标系内的坐标投影到所述显示器的虚拟平面上。优化模块，用于根据预设函数调整所述初始标准参数以得到目标校准参数，所述预设函数为关于：在所述虚拟平面所在的虚拟平面坐标系内，所述设定标识的坐标与所述参考标识的坐标之间的误差的函数。
[0006]本申请实施方式的头戴显示设备包括一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中，一个或多个所述程序被存储在所述存储器中，并且被一个或多个所述处理器执行。所述程序包括用于执行如下的校准方法的指令：在所述显示器中显示的设定标识与现实中的参考标识对齐的过程中，获取所述定位相机和所述参考标识的相对位姿；在所述相对位姿满足预定条件的情况下，获取所述参考标识在所述定位相机所在的相机坐标系内的
坐标；利用所述头戴显示设备预设的初始校准参数，将所述参考标识在所述相机坐标系内的坐标投影到所述显示器的虚拟平面上；及根据预设函数调整所述初始标准参数以得到目标校准参数，所述预设函数为关于：在所述虚拟平面所在的虚拟平面坐标系内，所述设定标识的坐标与所述参考标识的坐标之间的误差的函数。
[0007]本申请实施方式的非易失性计算机可读存储介质包含计算机程序，当所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如下校准方法：在所述显示器中显示的设定标识与现实中的参考标识对齐的过程中，获取所述定位相机和所述参考标识的相对位姿；在所述相对位姿满足预定条件的情况下，获取所述参考标识在所述定位相机所在的相机坐标系内的坐标；利用所述头戴显示设备预设的初始校准参数，将所述参考标识在所述相机坐标系内的坐标投影到所述显示器的虚拟平面上；及根据预设函数调整所述初始标准参数以得到目标校准参数，所述预设函数为关于：在所述虚拟平面所在的虚拟平面坐标系内，所述设定标识的坐标与所述参考标识的坐标之间的误差的函数。
[0008]本申请实施方式的头戴显示设备的校准方法、头戴显示设备的校准装置、头戴显示设备及非易失性计算机可读存储介质中，首先在显示器中显示的设定标识与现实中的参考标识对齐的过程中，获取定位相机和参考标识的相对位姿，并在相对位姿满足预定条件时，得到参考标识在定位相机所在的相机坐标系内的坐标，接下来，再利用头戴显示设备预设的初始校准参数，以将参考标识在相机坐标系内的坐标投影到显示器的虚拟平面上，即将现实中参考标识的坐标点转化为显示器的虚拟平面的坐标点。如此，便可根据能够表征虚拟平面所在的虚拟平面坐标系中，设定标识的坐标与参考标识的坐标之间的误差的函数，以得到误差最小时，头戴显示设备中的各项参数的校准数值，从而可根据该校准数值对头戴显示设备进行校准，以得到符合不同用户使用需求且精确性较高的校准参数，以提高用户的使用体验。
[0009]本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实施方式的实践了解到。
附图说明
[0010]本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0011]图1是本申请某些实施方式的头戴显示设备的校准方法的流程示意图；
[0012]图2是本申请某些实施方式的头戴显示设备的校准装置的结构示意图；
[0013]图3是本申请某些实施方式的头戴显示设备的结构示意图；
[0014]图4和图5是本申请某些实施方式的头戴显示设备的校准方法的场景示意图；
[0015]图6和图7是本申请某些实施方式的头戴显示设备的校准方法的流程示意图；
[0016]图8是本申请某些实施方式的非易失性计算机可读存储介质和处理器的连接状态示意图。
具体实施方式
[0017]下面详细描述本申请的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的实施方式的限制。
[0018]请参阅图1和图3，本申请实施方式提供一种头戴显示设备100的校准方法。该校准方法包括步骤：
[0019]01：在显示器20中显示的设定标识与现实中的参考标识对齐的过程中，获取定位相机30和参考标识的相对位姿；
[0020]03：在相对位姿满足预定条件的情况下，获取参考标识在定位相机30所在的相机坐标系内的坐标；
[0021]05：利用头戴显示设备100预设的初始校准参数，将参考标识在相机坐标系内的坐标投影到显示器20的虚拟平面上；及
[0022]07：根据预设函数调整初始标准参数以得到目标校准参数，预设函数为关于：在虚拟平面的虚拟平面坐标系内，设定标识的坐标与参考标识的坐标之间的误差的函数。
[0023]请参阅图2，本申请实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种头戴显示设备的校准方法，所述头戴显示设备包括显示器和定位相机，其特征在于，包括：在所述显示器中显示的设定标识与现实中的参考标识对齐的过程中，获取所述定位相机和所述参考标识的相对位姿；在所述相对位姿满足预定条件的情况下，获取所述参考标识在所述定位相机所在的相机坐标系内的坐标；利用所述头戴显示设备预设的初始校准参数，将所述参考标识在所述相机坐标系内的坐标投影到所述显示器的虚拟平面上；及根据预设函数调整所述初始标准参数以得到目标校准参数，所述预设函数为关于：在所述虚拟平面所在的虚拟平面坐标系内，所述设定标识的坐标与所述参考标识的坐标之间的误差的函数。2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述在所述显示器中显示的设定标识与现实中的参考标识对齐的过程中，获取所述定位相机和所述参考标识的相对位姿，包括：在所述设定标识与所述参考标识对齐的情况下，获取所述定位相机和所述参考标识的相对位姿。3.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述相对位姿满足预定条件包括：所述相对位姿的变化小于预设阈值。4.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述定位相机拍摄所述参考标识以获取多帧图像；所述相对位姿满足预定条件包括：连续的预设帧图像都表征所述相对位姿的变化均小于预设阈值。5.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述获取所述定位相机和所述参考标识的相对位姿，包括：以所述参考标识的任意一个角点为世界坐标系的原点构建所述角点的3D坐标；利用所述定位相机以固有频率拍摄所述参考标识以获取多帧图像，并提取所述角点的2D坐标；及根据所述3D坐标、所述2D坐标，通过PNP求解原理获取所述定位相机在所述世界坐标系下的位姿，以作为所述相对位姿。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王薪宇，徐乃江，尚晓明，
申请(专利权)人：OPPO广东移动通信有限公司，
类型：发明
国别省市：