一種基於VR裝置的顯示方法及系統與流程
2023-04-27 11:18:23
本發明實施例涉及顯示技術領域，尤其涉及一種基於VR裝置的顯示方法及系統。
背景技術：
VR(Virtual Reality虛擬實境)技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，主要利用計算機生成一種模擬環境，VR技術是一種多源信息融合的交互式的三維動態視景和實體行為的仿真系統，旨在通過該仿真系統使用戶沉浸到三維動態視景中以達到身臨其境的效果。
隨著Oculus、VIVE等VR產品相繼面試，VR產業正逐漸進入人們的視線。然而現有的VR產品中均客觀存在一個較明顯的技術缺陷——暈眩感太強。諸多VR體驗者或者用戶使用後，尤其是在持續使用一段時間後，均會出現暈眩、噁心、甚至嘔吐。這一技術缺陷成為了VR技術發展壁壘，解決暈眩問題成為VR的燃眉之急。
VR產品造成用戶產生暈眩的原因有多種，其中有一個主要原因遲延顯示，即當用戶轉動視角或是移動的時候，VR顯示畫面切換的速度與用戶動作不同步，或者用戶的運動幅度較小，VR顯示畫面未及時更新顯示等其他不同步原因，導致在VR全視角的屏幕中，這樣的延遲是造成用戶期待畫面與VR顯示畫面不一致，進而容易使得用戶對空間定位障礙而產生一種動性或位置性錯覺，進而產生暈眩甚至嘔吐等不良反應，具體地說，用戶以自身雙眼所在位置為靜止參考位置，則VR顯示畫面相對於用戶雙眼而言則處於抖動狀態，隨著時間的推移，抖動狀態隨之劇烈，此時用戶對VR顯示的畫面信息(或稱空間信息)出現定位障礙，無法對VR顯示畫面進行準確定位，此時用戶容易產生位置性錯覺。
技術實現要素：
針對現有技術的不足之處，本發明提供一種基於VR裝置的顯示方法及系統。旨在減少VR顯示遲延，提高VR顯示的防抖效果，避免產生暈眩感。
一方面，本發明提供一種基於VR裝置的顯示方法，其中，包括：
於所述VR裝置工作於正常模式狀態下，顯示單元內的第一預定區域工作於顯示狀態；
實時獲取人眼圖像，並基於眼球追蹤技術計算形成視線焦點與眼球的景深數據；
獲取頭部運動的採集數據，根據所述採集數據、所述景深數據計算形成一補償數據，並保存所述補償數據；
根據所述補償數據結合所述第一預定區域形成第一顯示區域，以使所述第一顯示區域與所述第一預定區域之間的相對位移匹配所述補償數據。
優選地，上述的基於VR裝置的顯示方法，其中，於所述VR裝置工作於正常模式狀態下，顯示單元內的第一預定區域工作於顯示狀態，之前還包括：
讀取用戶上一次保存的所述補償數據；
根據上一次保存的所述補償數據讀取原始視場角和隱藏比例；
根據所述原始視場角、所述隱藏比例計算形成所述第一預定區域。
優選地，上述的基於VR裝置的顯示方法，其中，於所述VR裝置工作於正常模式狀態下，顯示單元內的第一預定區域工作於顯示狀態之前還包括：
根據用戶外部操作設置形成一原始視場角和隱藏比例；
根據所述原始視場角、所述隱藏比例形成所述第一預定區域。
優選地，上述的基於VR裝置的顯示方法，其中，獲取所述採集數據，根據所述採集數據計算形成一補償數據；其中，所述補償數據包括損失視場角、補償距離：
所述損失視場角的計算方法為：
其中，A為所述損失視場角；
α為所述原始視場角；
k％為所述隱藏比例；
所述補償距離的計算方法為：
M＝tan(Δβ)*L
其中，L為所述景深數據；
Δβ為所述採集數據。
優選地，上述的基於VR裝置的顯示方法，其中，獲取頭部運動的採集數據，根據所述採集數據、所述景深數據計算形成一補償數據，並保存所述補償數據；具體包括，
獲取頭部運動的採集數據；
判斷所述採集數據是否匹配預製的標準閾值；
於所述採集數據不匹配預製的標準閾值的狀態下，根據所述採集數據、所述景深數據計算形成一補償數據，並保存所述補償數據。
本發明再提供一種基於VR裝置的顯示系統，其中，包括：
控制單元，於所述VR裝置工作於正常模式狀態下，顯示單元內的第一預定區域工作於顯示狀態；
第一採集單元，實時獲取人眼圖像，並基於眼球追蹤技術計算形成視線焦點與眼球的景深數據；
第二採集單元，獲取頭部運動的採集信號，並根據所述採集信號形成一採集數據；
計算單元，獲取頭部運動的採集數據，根據所述採集數據、所述景深數據計算形成一補償數據，並保存所述補償數據；
調整單元，根據所述補償數據結合所述第一預定區域形成第一顯示區域，以使所述第一顯示區域與所述第一預定區域之間的相對位移匹配所述補償數據。
優選地，上述的基於VR裝置的顯示系統，其中，還包括：
讀取裝置，讀取用戶上一次使用狀態下的所述補償數據；
第一計算裝置，根據上一次使用狀態下的所述補償數據形成一原始視場角和隱藏比例；並根據所述原始視場角、所述隱藏比例計算形成所述第一預定區域。
優選地，上述的基於VR裝置的顯示系統，其中，還包括：
輸入裝置，根據用戶外部操作設置形成一原始視場角和隱藏比例；
第二計算裝置，根據所述原始視場角、所述隱藏比例形成所述第一預定區域。
優選地，上述的基於VR裝置的顯示系統，其中，所述補償數據包括損失視場角、補償距離，
所述損失視場角的計算方法為：
其中，A為所述損失視場角；
α為所述原始視場角；
k％為所述隱藏比例；
所述補償距離的計算方法為：
M＝tan(Δβ)*L
其中，L為所述景深數據；
Δβ為所述採集數據。
優選地，上述的基於VR裝置的顯示系統，其中，所述計算單元；具體包括，
採集裝置，獲取頭部運動的採集數據；
判斷裝置，判斷所述採集數據是否匹配預製的標準閾值，
第三計算裝置，於所述採集數據不匹配預製的標準閾值的狀態下，根據所述採集數據、所述景深數據計算形成一補償數據，並保存所述補償數據。
於現有技術相比，本發明的優點是：
本發明中，預先設置一補償區域，其顯示單元僅顯示第一預定區域，隱藏第一預定區域以外的可顯示區域，該隱藏區域匹配用戶輕微運動的補償區域，當用戶的頭部運動狀態發生變化時，將VR裝置的當前的顯示區域由第一預定區域調整為第一顯示區域，第一預定區域至所述第一顯示區域的位移匹配用戶的頭部運動。本發明中，VR裝置預留一補償區域，在用戶發送頭部運動時，利用補償區域將當前的第一預定顯示區域切換至與頭部運動匹配的第一顯示區域，無需切換整個屏幕的顯示，僅切換當前顯示面積即可，減少VR顯示遲延，提高VR顯示的防抖效果，避免產生暈眩感。
附圖說明
圖1為本發明提供一種基於VR裝置的顯示方法流程示意圖；
圖2為本發明提供一種實施方式的的顯示方法結構示意圖；
圖3為本發明提供一種基於VR裝置的顯示方法流程示意圖；
圖4為本發明提供一種基於VR裝置的顯示方法流程示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用於解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便於描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。
現有技術中，VR設備產生遲延顯示原因通常包括兩個方面，一個方面是採集單元的採集精準度，採集精準度通常是由採集單元本身的技術所導致，通常可以通過提高採集單元的靈敏度、增加多通道採集數據可克服這一缺陷，簡言之因硬體設備造成的顯示遲延為可克服的缺陷，另一方面是因畫面切換本身導致的遲延，現有的VR設備通常採用全屏播放模式顯示畫面信息，進而在畫面切換過程中，通常需要全屏切換，因畫面切換造成的遲延，在現有技術中稱之為固有遲延。針對該固有遲延，本發明提供一種基於VR裝置的顯示方法及系統，旨在減少因畫面切換導致的固有遲延(相當於減少顯示遲延)，提高VR顯示的防抖效果，避免產生暈眩感。
實施例一、
如圖1所示，本發明提供一種基於VR裝置的顯示方法，其中，包括：
步驟S110、於所述VR裝置工作於正常模式狀態下，顯示單元內的第一預定區域工作於顯示狀態；進一步地，所述第一預定區域可根據用戶操作形成，具體地，與執行步驟S110之前還包括，
步驟S1091、根據用戶外部操作設置形成一原始視場角和隱藏比例；
步驟S1092、根據所述原始視場角、所述隱藏比例形成所述第一預定區域。
步驟S120、實時獲取人眼圖像，並基於眼球追蹤技術計算形成視線焦點與眼球的景深數據；
步驟S130、獲取頭部運動的採集數據，根據所述採集數據、所述景深數據計算形成一補償數據，並保存所述補償數據；採集單元可為體感傳感器、重力傳感器、或陀螺儀其中的一種。採集單元旨在採集用戶的頭部運動。進一步地，其中，所述補償數據包括損失視場角、補償距離：
所述損失視場角的計算方法為：
其中，A為所述損失視場角；
α為所述原始視場角；
k％為所述隱藏比例；
所述補償距離的計算方法為：
M＝tan(Δβ)*L
其中，L為所述景深數據；
Δβ為所述採集數據。
步驟S140、根據所述補償數據結合所述第一預定區域形成第一顯示區域，以使所述第一顯示區域與所述第一預定區域之間的相對位移匹配所述補償數據。
本發明的工作原理是：於VR裝置開啟並處於工作狀態時，其顯示單元僅顯示第一預定區域，隱藏第一預定區域以外的可顯示區域，在正常使用過程中，實時獲取人眼圖像，並基於眼球追蹤技術計算形成視線焦點與眼球的景深數據；當用戶的產生了頭部運動時，採集單元採集用戶的頭部運動狀態，並形成一採集數據，根據所述採集數據、所述景深數據計算形成一補償數據，並保存所述補償數據；繼續，根據所述補償數據結合所述第一預定區域形成第一顯示區域，以使所述第一顯示區域與所述第一預定區域之間的相對位移匹配所述補償數據。
本發明中，其顯示單元僅顯示第一預定區域，預留一補償區域，該補償區域為第一預定區域以外的可顯示區域，該補償區域的工作狀態由補償數據控制，該補償區域匹配用戶輕微運動，當用戶的頭部運動狀態發生變化時，補償數據控制補償區域的工作狀態，以使VR裝置的當前的顯示區域由第一預定區域調整為第一顯示區域，所述第一顯示區域與所述第一預定區域之間的相對位移匹配用戶的頭部運動(因補償數據匹配用戶的頭部運動)。本發明中，VR裝置並不是全屏顯示，VR裝置預留一補償區域，在用戶發送頭部運動時，利用補償區域將當前的第一預定顯示區域切換至與頭部運動匹配的第一顯示區域，無需切換整個屏幕的顯示，僅切換當前顯示面積即可，減少VR顯示遲延，提高VR顯示的防抖效果，避免產生暈眩感。
需要說明的是：
VR裝置中包括多個供用戶選擇的第一預定區域，第一預定區域屬於所述VR裝置顯示單元內的一連續顯示區域，第一預定區域的面積越大，則顯示單元中補償區域面積就越小，其補償區域面積越小，則用戶損失視場角越小，防抖效果相對較小，反之則防抖效果越好。
列舉一具體實施方式：
如圖2所示，第一預定區域2為所述顯示單元1內的一部分，第一預定區域2以外的區域則處於不可顯示狀態，當用戶頭部向左上方向運動時，根據採集單元獲得採集數據形成一補償數據，根據所述補償數據結合所述第一預定區域形成第一顯示區域3，第一顯示區域3同樣為所述顯示單元1內的一部分，同時第一顯示區域3位於所述第一預定區域2的左上方，第一顯示區域3相對於所述第一預定區域2的位移變化(即圖2中箭頭所指方向)匹配用戶的頭部運動。
實施例二
上述實施例中，根據用戶的操作形成第一預定區域，即用戶每次在使用VR裝置時均需要先設置該第一預定區域，進而提高了VR裝置使用的操作複雜度，本發明再提供一種基於VR裝置的顯示方法，減少VR裝置的使用複雜度。
如圖3所示，一種基於VR裝置的顯示方法，其中，包括，
步驟S2091、讀取用戶上一次保存的所述補償數據；
步驟S2092、根據上一次保存的所述補償數據讀取原始視場角和隱藏比例；
步驟S2093、根據所述原始視場角、所述隱藏比例計算形成所述第一預定區域。
步驟S210、於所述VR裝置工作於正常模式狀態下，顯示單元內的第一預定區域工作於顯示狀態；
步驟S220、實時獲取人眼圖像，並基於眼球追蹤技術計算形成視線焦點與眼球的景深數據；
步驟S230、獲取頭部運動的採集數據，根據所述採集數據、所述景深數據計算形成一補償數據，並保存所述補償數據；
步驟S240、根據所述補償數據結合所述第一預定區域形成第一顯示區域，以使所述第一顯示區域與所述第一預定區域之間的相對位移匹配所述補償數據。
實施例中，根據上一次使用狀態下的所述損失視場角形成一原始視場角和隱藏比例，根據所述原始視場角、所述隱藏比例計算形成所述第一預定區域。則無需用戶單獨設置即可形成第一預定顯示區域，大大降低了VR裝置的使用複雜度。
實施例三、
上述實施例一、實施例二中，當用戶產生頭部運動時，顯示單元則切換顯示區域，但是當用戶處於一個相對不穩定的狀態時，例如在乘坐交通工具的狀態下，頭部無法處於一個穩定的狀態，即頭部持續產生運動，則顯示單元需要頻繁切換顯示區域，此種頻繁切換也容易造成暈眩，針對這一技術缺陷，本發明再提供一種基於VR裝置的顯示方法，旨在提高VR設置於不穩定環境中的防抖效果。
如圖4所示，一種基於VR裝置的顯示方法，其中，包括，
步驟S310、於所述VR裝置工作於正常模式狀態下，顯示單元內的第一預定區域工作於顯示狀態，
步驟S320、實時獲取人眼圖像，並基於眼球追蹤技術計算形成視線焦點與眼球的景深數據；
步驟S330、獲取頭部運動的採集數據，根據所述採集數據、所述景深數據計算形成一補償數據，並保存所述補償數據；進一步地，包括，
步驟S3301、獲取頭部運動的採集數據，
步驟S3302、判斷所述採集數據是否匹配預製的標準閾值，
步驟S3303、於所述採集數據不匹配預製的標準閾值的狀態下，根據所述採集數據、所述景深數據計算形成一補償數據，並保存所述補償數據。
步驟S340、根據所述補償數據結合所述第一預定區域形成第一顯示區域，以使所述第一顯示區域與所述第一預定區域之間的相對位移匹配所述補償數據。
設置一標準閾值，該標準閾值匹配當前環境中的相對運動，例如匹配公共運輸的起伏度等等，判斷所述採集數據是否匹配預製的標準閾值，於所述採集數據匹配預製的標準閾值的狀態下，則顯示單元不發生切換，當所述採集數據不匹配預製的標準閾值的狀態下，根據所述採集數據計算形成一補償數據。減少因環境造成的顯示區域切換的頻率，進一步地，提高VR設置於不穩定環境中的防抖效果
實施例四
另一方面，本發明再提供一種基於VR裝置的顯示系統，其中，包括：
控制單元，於所述VR裝置工作於正常模式狀態下，顯示單元內的第一預定區域工作於顯示狀態；
第一採集單元，實時獲取人眼圖像，並基於眼球追蹤技術計算形成視線焦點與眼球的景深數據；
第二採集單元，獲取頭部運動的採集信號，並根據所述採集信號形成一採集數據；
計算單元，獲取頭部運動的採集數據，根據所述採集數據、所述景深數據計算形成一補償數據，並保存所述補償數據；
調整單元，根據所述補償數據結合所述第一預定區域形成第一顯示區域，以使所述第一顯示區域與所述第一預定區域之間的相對位移匹配所述補償數據。
作為進一步優選實施方案，上述的基於VR裝置的顯示系統，其中，還包括：
讀取裝置，讀取用戶上一次使用狀態下的所述補償數據；
第一計算裝置，根據上一次使用狀態下的所述補償數據形成一原始視場角和隱藏比例；並根據所述原始視場角、所述隱藏比例計算形成所述第一預定區域，並保存所述補償數據。
作為進一步優選實施方案，上述的基於VR裝置的顯示系統，其中，還包括：
輸入裝置，根據用戶外部操作設置形成一原始視場角和隱藏比例；
第二計算裝置，根據所述原始視場角、所述隱藏比例形成所述第一預定區域。
作為進一步優選實施方案，上述的基於VR裝置的顯示系統，其中，所述補償數據包括損失視場角、補償距離，
其中所述損失視場角計算方法為：
其中，
A為所述損失視場角；
α為原始視場角；
k％為所述隱藏比例；
所述補償距離的計算方法為：
其中，L』為所述第一預定區域的顯示區域長度；
β為所述第一預定區域的顯示視角；
Δβ為所述採集數據。
作為進一步優選實施方案，上述的基於VR裝置的顯示系統，其中，所述計算單元；具體包括，
判斷裝置，判斷所述採集數據是否匹配預製的標準閾值，
第三計算裝置，於所述採集數據不匹配預製的標準閾值的狀態下，根據所述採集數據、所述景深數據計算形成一補償數據，並保存所述補償數據。
上述產品可執行本發明任意實施例所提供的方法，具備執行方法相應的功能模塊和有益效果。故此處對顯示系統的工作原理不再贅述。
注意，上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發明不限於這裡所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護範圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅僅限於以上實施例，在不脫離本發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的範圍由所附的權利要求範圍決定。