[發(fā)明專利]基于人眼視覺特性的全息頭盔顯示的處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810353412.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN108628138B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海峰;張雋懌;金聞嘉;趙慶;劉旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G03H1/08
• 分類號(hào): G03H1/08;G06F3/14
• 代理公司: 33224 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 胡紅娟

本發(fā)明的目的在于提供一種基于人眼視覺特性的全息頭盔顯示的處理方法，涉及計(jì)算全息技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：把輸入圖像分成中心區(qū)域和外部區(qū)域；根據(jù)人眼視覺特性，中心區(qū)域和外部區(qū)域選擇不同的分辨率，然后分別選擇不同大小的亞全息圖；對(duì)中心區(qū)域和外部區(qū)域的圖像和亞全息圖分別進(jìn)行延拓補(bǔ)零；對(duì)延拓補(bǔ)零后的中心區(qū)域和外部區(qū)域的圖像和亞全息圖計(jì)算，得到中心區(qū)域和外部區(qū)域的全息圖；將外部區(qū)域的全息圖放大，使中心區(qū)域和外部區(qū)域的全息圖空間大小匹配，再將中心區(qū)域和外部區(qū)域的全息圖按原圖像劃分區(qū)域時(shí)的位置關(guān)系疊加起來，得到完整圖像的全息圖。本發(fā)明通過劃分區(qū)域，降低了計(jì)算全息的計(jì)算量，降低了全息頭盔顯示的計(jì)算時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算全息技術(shù)領(lǐng)域，特別的，本發(fā)明涉及一種基于人眼視覺特性的全息頭盔顯示的處理方法。

背景技術(shù)

三維顯示技術(shù)是顯示技術(shù)的一個(gè)重要研究發(fā)展方向。近年來，由于VR、AR技術(shù)的普及應(yīng)用，關(guān)于頭戴顯示裝置的研究也漸漸增多。其中基于相位全息頭盔顯示受到廣泛的關(guān)注。該技術(shù)是基于菲涅爾全息術(shù)原理，光從光源傳播遇到全息圖平面，利用透鏡相位函數(shù)使光線聚焦到一個(gè)物點(diǎn)(圖像上的一個(gè)像素點(diǎn))對(duì)于全息圖上每一點(diǎn)透鏡相位函數(shù)表示為其中λ是波長，f_o是復(fù)數(shù)值，Φ_o是一個(gè)不會(huì)影響全息圖像外觀的相位偏移因子，對(duì)于平行光光源可以設(shè)置為零，是指物點(diǎn)到全息圖上一點(diǎn)的距離。將代表每個(gè)物點(diǎn)的透鏡相位函數(shù)限制在局部區(qū)域，并將其稱為亞全息圖。對(duì)于完整的全息圖H，我們簡單地計(jì)算每個(gè)物點(diǎn)j的透鏡相位函數(shù)f_o的總和，同時(shí)考慮圖像灰度對(duì)它們進(jìn)行加權(quán)：

其中，s_p為物點(diǎn)的集合，灰度值為該公式相當(dāng)于圖像與透鏡相位函數(shù)的卷積：H＝A*f_z，其中*表示復(fù)值卷積，A是圖像灰度的平方根，f_z是透鏡相位函數(shù)。使用快速傅立葉變換的全息計(jì)算公式

H＝FFT^-1(FFT(A)⊙FFT(f_z))

其中⊙表示逐點(diǎn)乘法(詳見A Maimone,A Georgiou,JS Kollin，2017，Holographic Near-Eye Displays for Virtual and Augmented Reality)。

但是由于計(jì)算全息的計(jì)算量很大，如果想得到分辨率很高的頭盔顯示，則計(jì)算的全息圖與原圖像有較大的時(shí)間延遲。因此，降低全息頭盔顯示的計(jì)算時(shí)間是計(jì)算全息領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于人眼視覺特性的全息頭盔顯示的處理方法，降低了計(jì)算全息的計(jì)算量，在減少時(shí)間延遲的情況下得到全息頭盔顯示。

一種基于人眼視覺特性的全息頭盔顯示的處理方法，包括以下步驟：

(1)把輸入圖像分成中心區(qū)域和外部區(qū)域。

所述中心區(qū)域和外部區(qū)域的形狀為矩形。

由于處理方法中使用了快速傅立葉變換，區(qū)域形狀只能是矩形，對(duì)于中心區(qū)域以外的區(qū)域可以看作一個(gè)矩形，把內(nèi)部區(qū)域位置的像素值全設(shè)為零來進(jìn)行傅立葉變換。

(2)根據(jù)人眼視覺特性，中心區(qū)域和外部區(qū)域選擇不同的分辨率，然后分別選擇不同大小的亞全息圖。

所述人眼視覺特性是指人眼的視覺靈敏度在離視覺中心越遠(yuǎn)的位置越小，即，離視覺中心越遠(yuǎn)的位置人眼能分辨出的角分辨率越小。因此可以把圖像分成中心區(qū)域和外部區(qū)域，所述外部區(qū)域代表遠(yuǎn)離視覺中心的區(qū)域，需降低其圖像和亞全息圖的分辨率。

根據(jù)人眼的視覺靈敏度在離視覺中心越遠(yuǎn)的位置越小，把圖像分成離視覺中心距離不同的區(qū)域，遠(yuǎn)離視覺中心的區(qū)域降低圖像和亞全息圖分辨率來計(jì)算。

人眼角分辨率隨視覺離心角度的關(guān)系：