[发明专利]单目双目可切换VR头盔显示器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种VR头盔显示器，更具体地讲，涉及一种可切换单目、双目立体视觉的虚拟现实VR头盔显示器，所述显示器作为显示终端可用于2D/3D影视、360°全景、VR游戏等。

背景技术：

作为虚拟现实的显示终端，VR头盔显示器是将小型二维显示器所产生的影像藉由光学系统放大，小型显示器所发射的光线经过凸透镜使影像因折射产生类似远方效果，利用此效果将近处物体放大至远处观赏而达到所谓的全景视觉。VR头盔显示器简称VR头显，主要分三类：VR眼镜、VR头盔和VR一体机。

VR眼镜，是由眼镜盒子配合手机的头戴式设备(Mobile VR)，代表性的设备有Google Cardboard、Gear VR和暴风魔镜，虽然体验没有VR头盔好，但由于其成本低廉、便携式和方便操作，随着智能手机性能的快速提升，在目前技术条件下正在成为VR头盔显示的主流。

VR头盔，必须接上电脑的沉浸头戴式设备(HMD)，其代表就是Oculus Rift，Sony的PlayStation VR，和HTC/Valve的VIVE)，VR头盔现阶段主打的是游戏市场。

VR一体机，其设计兼顾了轻便与性能，让用户摆脱了外部设备的束缚，内置的处理器、内存、显示屏能满足多数游戏和视频对硬件的需求，成本较高。

采用双目显示的VR头显，其显示内容包括2D/3D电影，360°全景视频、漫游、图片，VR游戏等，这些内容可分为2D和3D两大类。双目显示3D图像，由于具有双目视差，立体感非常强烈；双目显示2D图像，由于不存在双目视差，削弱了图象本身的立体感。无论影视、图像，还是VR全景拍摄，2D内容远远多于3D内容，而目前的VR头盔显示器没有单目立体视觉这一概念，即使是全景视频也被双目显示抑制了部分临场感，这对于海量的2D影视内容的观看是十分不利的。本发明将单目立体视觉应用在VR头显中，提升2D内容显示的立体感和沉浸感。

发明内容：

本发明公开了一种单目双目可切换VR头盔显示器的原理和方法，目的在于通过显示切换，不仅可以双目播放高清晰的3D视频和图像，还可以通过单目立体视觉的方式播放2D影视和全景视频，改善立体感和沉浸感。

为了说明单目立体视觉可提高2D影视内容的立体感和沉浸感，需要简单阐述立体视觉的机理和依据。

人的立体视觉可分为双目立体视觉和单目立体视觉。由于人的两只眼睛存在间距， 平均值为6.5cm，对于同一景物，左右眼的相对位置是不同的，这就产生了双目视差，即左右眼看到的是有差异的图像，在大脑中融合，形成双目立体视觉，双目视差不是立体视觉形成的全部依据，但在各种因素中是最强的；运动视差是由观察者和景物发生相对运动所产生的，这种运动使景物的尺寸和位置在视网膜的投射发生变化，使产生深度感，可以形成单目立体视觉，运动视差产生的立体感觉弱于双目视差；人眼是通过晶状体精细调节来聚焦的，焦距的变化使我们可以看清楚远近不同的景物，聚焦在双目立体视觉和单目立体视觉形成中均起作用，聚焦引起的立体感觉弱于双目视差和运动视差。

线性透视、光影分布、空气散射、颜色、背景密度、构图等客观因素，以及人的生活经验即客观物体的立体视觉信息在人脑中的记忆，也会帮助人们建立和强化立体视觉。另外，在VR显示中采用增大视场，隔绝图像边界及外界视野的办法，减少强调图像平面性的环境因素，也可以增强立体视觉效果。总之，立体视觉是多种因素综合作用的结果。

VR显示2D/3D存在三种方式：

a.双眼看3D图像，具有双目视差，立体感非常强烈；

b.双眼看2D图像，由于不存在双目视差，强化了显示器本身的平面性，削弱了图象的立体感，特别是近景和特写，被强行推到了远处，出现“巨人现象”，失去了触手可及的感觉；

c.单眼看2D图象，特别是看2D影视、2D全景视频时，由于运动视差的存在，具有非常好的立体感和沉浸感。

前两种方式不需要切换，是目前VR头显采用的显示方法，本发明将单目双目切换应用到VR头显中，实现2D内容的单目立体显示。单目双目切换可采用软件和硬件两种方法实现。

软件切换方法是在VR播放APP中设置切换功能来实现：

a.播放内容为3D图像和视频时，3D图像对在左右双屏上同时显示；

b.播放内容为2D图像和视频时，2D图像在左右双屏上同时显示；

c.播放内容为2D视频时，在左右屏幕上交替单屏显示，未显示的屏幕设置为黑色，如图1所示；

d.播放内容为2D视频时，关闭左右屏幕中的一个，单屏显示。