[发明专利]获取虚拟现实设备图像畸变规律的方法、系统及终端设备

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，具体涉及一种获取虚拟现实设备图像畸变规律的方法、系统及终端设备。

背景技术

VR(Virtual Reality，即虚拟现实技术)，是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉等感官的模拟，让用户感觉仿佛身历其境，可以模拟真实场景没有限制地观察三维空间内的事物。

不同VR设备的硬件其使用的畸变原理不同，且很多设备使用非球面镜，同样的VR画面呈现方式在不同设备中的体验完全不同，部分设备会出现较为严重的变形，使人产生眩晕感。

透镜等光学镜头造成的图像畸变误差可以分为三种，径向畸变、偏心畸变、薄棱镜畸变，其中影响畸变的主要因子是径向畸变，其他因子的影响很小，可忽略不计。

VR设备在显示图像上都针对自身的透镜对图像进行预先的畸变处理，人眼通过光学透镜进行观测，光学透镜本身也会带来图像的畸变，通过这两次畸变，用户接收到未变形的正常图像，所以不同VR厂商都有一套特殊的图像畸变算法，针对自身硬件的特点，提前对图像进行处理以抵消透镜带来的畸变。具体过程如图1所示，VR设备实际可以看作一种特殊的显示器，虚拟现实游戏等虚拟现实应用在普通显示器上显示的正常图像经过裁剪、分屏、变形再显示在VR设备的显示器上，显示器上显示的图像通过凸透镜的放大和再扭曲而使人眼能看到又变为正常放大的图像。

在现有技术中的畸变处理算法中，“平面-球体”画面转化的计算方法主要是各种投影法，如温克尔三重投影(winkel tripel projection)、等距方位投影(azimuthal equidistant projection)等，这种计算方法在地图测绘等方面会用得更多。投影法中的直接画面扭曲计算，主要通过传统的数学投影方法，对点进行从球面到平面的换算并通过坐标矩阵将画面整体扭曲。现有技术存在以下缺点：1.主要针对球面到平面而非VR中常用的平面到球面，主要由于单纯从投影法的逆向计算中推导的话，其计算复杂程度会增强；2.部分投影法，如彭纳投影(bonne projection)，其平面是一个复杂的心形而非虚拟现实游戏等虚拟现实应用中需要的矩形，因此没有在虚拟现实游戏等虚拟现实应用中的使用价值。

因此，需要一种新的获取虚拟现实设备图像畸变规律的方法。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种获取虚拟现实设备图像畸变规律的方法、系统及终端设备，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

根据本发明的第一方面，公开一种获取虚拟现实设备图像畸变规律的方法，用于虚拟现实设备的正常图像和畸变图像之间的相互变换，其特征在于，包括：

获取随机选取的正常图像的点及畸变图像的对应点的笛卡尔坐标；

通过一球形模型将所述笛卡尔坐标转换为极坐标；

根据极坐标中的矢径的畸变前后的值获得该球形模型的曲率半径。

根据本发明的一实施方式，在已知正常图像的点的极坐标的情况下，根据所述曲率半径获得畸变图像的对应点的极坐标。

根据本发明的一实施方式，所述方法还包括：在已知畸变图像的对应点的极坐标的情况下，根据所述曲率半径获得正常图像的点的极坐标。

根据本发明的一实施方式，所述通过一球形模型将所述笛卡尔坐标转换为极坐标包括：通过以下公式(1)将正常图像的点的笛卡尔坐标转换为极坐标：

其中r_p为正常图像的点的极坐标中的矢径，x_p、y_p分别为正常图像的点的笛卡尔坐标中的横坐标和纵坐标；以及

通过以下公式(2)将畸变图像的对应点的笛卡尔坐标转换为极坐标：

其中r_d为畸变图像的对应点的极坐标中的矢径，x_d、y_d分别为笛卡尔坐标中的横坐标和纵坐标。

根据本发明的一实施方式，所述正常图像的点及畸变图像的对应点的极坐标中的极角相等。

根据本发明的一实施方式，所述根据极坐标中的矢径的畸变前后的值获得该球形模型的曲率半径通过以下公式(3)进行：