[發明專利]一種畸變校正方法、裝置及使用其的顯示設備

在審

• 申請號: 201910171421.3
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN110035273A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 王涌天;程德文;劉悅
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04N13/332
• 分類號: H04N13/332;H04N13/327;H04N13/106
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種畸變校正方法，包括：獲取畸變率矩陣，并進一步獲取預畸變映射關系表；對要顯示的圖像進行預畸變，獲取預畸變圖像，并將所述獲取的預畸變圖像通過微顯示器、光學系統，透射至人眼。本發明還提供了一種畸變校正裝置及使用其的顯示設備，采用本發明所述的畸變校正方法、裝置及使用其的顯示設備，可以實現高精度畸變校正的同時，不影響設備的重量，提高設備的性能。

技術領域

本發明涉及光學畸變領域，特別是指一種適用于光學近眼顯示器的畸變校正方法、裝置及使用其的顯示設備。

背景技術

虛擬現實(virtual reality，VR)和增強現實(augmented reality，AR)的概念提出以來，基于VR或者AR模式的頭戴顯示器(HMD)取得了長足的發展。但是，由HMD顯示的虛擬圖像通常依賴精巧的光學系統投影放大而出，在大視場角下容易受到畸變影響，嚴重的光學畸變使得用戶在佩戴過程中感到不適，體驗較差。

畸變的成因大多由不理想的光學設計、生產及裝調過程產生，其類型主要分為兩種：徑向畸變和切向畸變。VR光學系統通常為軸對稱光學系統，其畸變類型主要為徑向畸變，AR光學系統通常為離軸、傾斜非對稱系統、自由曲面系統等，其畸變類型為徑向畸變和切向畸變。對于光學系統，通常通過預畸變圖像處理的方法對其進行校正，從而使投影放大的圖像呈現在人眼前逼近理想狀態。

目前，對于光學系統的畸變校正方法主要有光學校正和圖像電子校正兩種方式。光學校正主要通過附加光學鏡頭對光學系統進行畸變校正，這種方式，增加了光學系統的重量，提升了光學系統的成本。現有的圖像電子校正方法，雖然可以降低成本和重量，但是隨著自由曲面離軸光學系統的應用與發展，光學系統的畸變變形逐漸復雜，傳統的畸變校正方法已經很難滿足校正所需的精度和應用需求。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種畸變校正方法和裝置，可提升頭戴顯示系統的畫面顯示效果。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：一種畸變校正方法，該方法包括：獲取畸變率矩陣，并進一步獲取預畸變映射關系表；對要顯示的圖像進行預畸變，獲取預畸變圖像，并將所述獲取的預畸變圖像通過微顯示器、光學系統，透射至人眼。

進一步的，所述獲取畸變率矩陣包括：對圖像進行采樣，獲取網格點坐標，讀取網格點坐標對應的網格點畸變率，形成網格點畸變率矩陣，對所述網格點畸變率矩陣進行雙線性插值，獲取畸變率矩陣。

進一步的，所述獲取預畸變映射關系表包括：對原始圖像像素坐標進行坐標變換獲得微顯示器平面坐標，并轉換為極坐標，根據畸變率矩陣讀取該像素坐標對應的徑向畸變率和切向畸變率，并進一步根據像素的極坐標，獲取原始圖像像素的畸變量；然后，根據原始圖像像素的畸變量，獲取原始圖像對應的預畸變圖像像素的極坐標，將所述極坐標通過幾何運算轉換為普通坐標，并進行坐標變換獲取預畸變圖像像素在原始圖像坐標系下的坐標，從而形成預畸變映射關系表。

進一步的，所述獲取預畸變映射關系表之后，該方法進一步包括：確定預畸變映射關系表中的預畸變圖像像素坐標為浮點型數據，則更新預畸變映射關系表。

進一步的，所述更新預畸變映射關系表包括：對浮點型數據取整，輸入測試圖像，根據預畸變映射關系表獲取測試圖像的預畸變圖像，讀取所述預畸變圖像中的黑點像素坐標，通過鄰域像素值賦值方式，建立黑點像素預畸變坐標與鄰近有值像素預畸變坐標之間的映射關系，進一步獲取黑點像素預畸變坐標與鄰近有值像素的原始圖像像素坐標的映射關系，生成更新后的預畸變映射關系表。

進一步的，所述根據像素的極坐標，獲取原始圖像像素的畸變量包括：通過幾何運算及原始圖像像素坐標，獲得原始圖像像素極坐標的極徑，進一步根據畸變量計算公式，獲取原始圖像像素的畸變量。