[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于在頭戴式顯示設(shè)備上顯示圖像的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611216611.5
• 申請(qǐng)日: 2016-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106657717B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: X·L·李;K·萊豐;J·C·費(fèi);J·鮑爾;W·R·漢考克
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 霍尼韋爾國(guó)際公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04N5/217
• 分類(lèi)號(hào): H04N5/217;H04N13/332;H04N13/366;G06F3/01
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 胡莉莉;張濤

公開(kāi)了顯示系統(tǒng)中前庭眼球反射校正的設(shè)計(jì)和方法。一種用于在頭戴式顯示(HMD)設(shè)備上顯示圖像的方法，該頭戴式顯示(HMD)設(shè)備對(duì)用戶(hù)的前庭眼球反射(VOR)響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。所顯示的HMD圖像被針對(duì)所預(yù)測(cè)的眼睛位置進(jìn)行補(bǔ)償，以使得在由頭部運(yùn)動(dòng)引起的瞬時(shí)眼睛移動(dòng)期間所顯示的圖像居中停留在眼睛的凹處上，造成更好的顯示可讀性、識(shí)別力和認(rèn)知處理。

技術(shù)領(lǐng)域

在此描述的示例性實(shí)施例一般涉及飛行器或移動(dòng)運(yùn)載工具操作，并且更特別地涉及以對(duì)前庭眼球反射(VOR)響應(yīng)進(jìn)行校正的方式顯示對(duì)象的圖像。

背景技術(shù)

對(duì)于飛行員而言有益的是通過(guò)在查看駕駛員座艙窗口外部的同時(shí)仍然監(jiān)測(cè)飛行器操作狀態(tài)來(lái)知曉周?chē)h(huán)境。更一般地，在任何類(lèi)型的運(yùn)載工具操作中，對(duì)于操作者而言有益的是具有增強(qiáng)的處境認(rèn)知。返回到飛行器操作的示例，傳統(tǒng)地，飛行員已經(jīng)依賴(lài)于固定在相對(duì)于飛行員的座位的位置和朝向的駕駛員座艙顯示屏幕。即使在允許飛行員向上看同時(shí)仍然從航空電子設(shè)備顯示單元接收電子信息的最新的平視顯示(HUD)航空電子設(shè)備的情況下，當(dāng)飛行員把他的/她的頭部從航空電子設(shè)備顯示單元的位置轉(zhuǎn)開(kāi)時(shí)，飛行信息也并未被針對(duì)他們的注意而提供。更一般地，在其中操作者注意需要集中在顯示單元上的任何運(yùn)載工具操作中，即使是頭部從該顯示器遠(yuǎn)離的瞬間移動(dòng)都可能造成錯(cuò)過(guò)的信息。

隨著運(yùn)載工具的操作變得更復(fù)雜，諸如前述的飛機(jī)的示例，可取的是運(yùn)載工具操作者(例如飛行機(jī)組人員)是專(zhuān)注的并且以及時(shí)的并且便攜的方式接收信息以確保適當(dāng)?shù)牟僮鳌Ｒ环N用于提供便攜的信息的裝置是頭戴式顯示(HMD)系統(tǒng)。頭戴式顯示系統(tǒng)是一種頭部穿著的顯示系統(tǒng)的類(lèi)型，其使用臉盔(visor)、頭盔(helmet)、護(hù)目鏡(goggle)或其它的頭部穿著安裝以將顯示器放置在一只或兩只眼睛前面。典型地，頭戴式顯示器包括在其上呈現(xiàn)顯示符號(hào)的半透明光學(xué)組合元件。符號(hào)的源可以是液晶顯示器(LCD)、硅上液晶(LCoS)顯示器，或者有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器。組合元件允許呈現(xiàn)在HMD顯示器上的信息重疊在可見(jiàn)場(chǎng)景上并且隨著運(yùn)載工具操作者使他的/她的頭部四處移動(dòng)而改變。因?yàn)樵揌MD系統(tǒng)是頭部穿著的，因此存在被可取地處置的一些不同的人體和視覺(jué)系統(tǒng)耦合特性。那些中的一個(gè)是人類(lèi)前庭眼球反射(VOR)。

正常的VOR響應(yīng)是一種補(bǔ)償性的眼睛移動(dòng)，其在人類(lèi)神經(jīng)系統(tǒng)檢測(cè)到頭部在空間中的運(yùn)動(dòng)時(shí)與頭部移動(dòng)逆向移動(dòng)(counter)。例如，在水平平面上將頭部旋轉(zhuǎn)到右邊將引發(fā)眼睛相對(duì)于頭部坐標(biāo)框架向左邊旋轉(zhuǎn)，以穩(wěn)定注視的視覺(jué)軸并在頭部運(yùn)動(dòng)期間將圖像保持為固定在視網(wǎng)膜上。此外，由于VOR所致的該眼睛運(yùn)動(dòng)由于來(lái)自神經(jīng)傳感器的動(dòng)態(tài)效應(yīng)和動(dòng)眼核響應(yīng)的原因而并不是頭部運(yùn)動(dòng)的精確反轉(zhuǎn)。

在利用合成視覺(jué)圖像處理的HMD設(shè)備的當(dāng)前實(shí)踐中，通常在沒(méi)有眼睛 VOR效應(yīng)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)那闆r下針對(duì)所感測(cè)的頭部運(yùn)動(dòng)對(duì)圖像進(jìn)行補(bǔ)償。也就是，偏移所顯示的圖像，以在頭部移動(dòng)時(shí)反映眼睛注視正在改變方向，并且在HMD設(shè)計(jì)的當(dāng)前實(shí)踐中通常假設(shè)眼睛注視被對(duì)準(zhǔn)為與頭部面向的方向相同。實(shí)際上，由于非主動(dòng)的前庭眼球反射所致的眼睛運(yùn)動(dòng)并不與頭部運(yùn)動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，其也不與頭部運(yùn)動(dòng)的純粹反轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)。在不動(dòng)態(tài)地補(bǔ)償眼睛VOR效應(yīng)的情況下，所得到的圖像在振動(dòng)環(huán)境(諸如在不平坦地形上的運(yùn)載工具的操作，或者在湍流環(huán)境中的飛行器的操作)中對(duì)于人類(lèi)操作者來(lái)說(shuō)可能是不可讀的。

因此，可能想要的是合并眼睛VOR補(bǔ)償以增強(qiáng)在HMD設(shè)備上的圖像穩(wěn)定和跟蹤設(shè)計(jì)的性能，尤其是在高振動(dòng)環(huán)境中使用時(shí)。更進(jìn)一步地，根據(jù)結(jié)合隨附附圖和前面的技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)所做的隨后的詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求，示例性實(shí)施例的其它的想要的特征和特性將變得顯而易見(jiàn)。因此，將領(lǐng)會(huì)的是，即使本公開(kāi)中的利用VOR補(bǔ)償?shù)氖纠詰?yīng)用涉及頭戴式顯示系統(tǒng)，本公開(kāi)也能夠通過(guò)在圖像處理中合并VOR補(bǔ)償以增強(qiáng)顯示信息的認(rèn)知從而應(yīng)用于在高振動(dòng)或改變的環(huán)境中使用的任何圖像顯示系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容