[发明专利]虚拟图像生成系统及其操作方法

说明书

提供了一种虚拟图像生成系统及其操作方法。分别从相对于第一视点的第一左聚焦中心和第一右聚焦中心渲染三维场景的左合成图像和右合成图像。第一左和第一右聚焦中心彼此间隔开大于终端用户的眼间距离的距离。将左合成图像和右合成图像分别变形到相对于不同于第一视点的第二视点的第二左聚焦中心和第二右聚焦中心。第二左和右聚焦中心彼此间隔开等于终端用户的眼间距离的距离。帧从左和右变形的合成图像被构造并被显示给终端用户。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年3月15日以代理人案卷号ML.30032.00提交的名称为“用于低延迟渲染的宽基线立体(WIDE BASELINE STEREO FOR LOW-LATENCY RENDERING)”的美国临时专利申请序列号62/308,418的优先权。上述专利申请的内容通过引用整体明确地并入本文。

技术领域

本发明一般涉及被配置为促进一个或多个用户的交互式虚拟或增强现实环境的系统和方法。

背景技术

现代计算和显示技术促进了用于所谓的“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统的开发，其中数字再现图像或其的一部分以它们看起来或者可被感知为真实的方式呈现给用户。虚拟现实(VR)场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而对于其他实际的真实世界视觉输入不透明，而增强现实(AR)场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现作为对用户周围的实际世界的可视化的增强。

例如，参考图1，描绘了增强显示场景，其中AR技术的用户看到以人、树木、背景中的建筑物和混凝土平台8为特征的真实世界公园状设置6。除了这些项目之外，AR技术的用户同样感知到他“看到”站在真实世界平台8上的机器人雕像10，以及飞过的卡通式化身角色12，该化身角色看起来是大黄蜂的化身，即使这些要素10、12在真实世界中不存在。因为人类的视觉感知系统非常复杂，并且产生有助于连同其它虚拟或真实世界的图像要素一起的虚拟图像要素的舒适、自然、丰富呈现的VR或AR技术是具有挑战性的。

VR和AR显示系统可受益于关于观看者或用户的头部姿态的信息(即，用户头部的取向和/或位置)。

例如，头戴式显示器(或头盔式显示器或智能眼镜)至少宽松地耦接到用户的头部，并因此在用户的头部移动时移动。如果显示系统检测到用户的头部移动，则可以更新正在显示的数据以考虑头部姿态的变化。

作为示例，如果佩戴头戴式显示器的用户在显示器上观看三维(3D)对象的虚拟表示并在3D对象出现的区域周围走动，则该3D对象可以关于每个视点重新渲染，使用户感知到他或她正在一个占据真实空间的对象周围走动。如果头戴式显示器用于在虚拟空间内呈现多个对象(例如，丰富的虚拟世界)，则可以使用头部姿态的测量来重新渲染场景以匹配用户动态改变的头部位置和方位并提供增加的沉浸在虚拟空间中的感觉。

能够实现AR(即，同时观看真实和虚拟要素)的头戴式显示器可以具有若干不同类型的配置。在一种这样的配置中，通常被称为“视频透视”显示器，相机捕捉真实场景的要素，计算系统将虚拟要素叠加到捕捉的真实场景上，并且非透明显示器将合成图像呈现给眼睛。另一种配置通常被称为“光学透视”显示器，其中用户可以透视到显示系统中的透明(或半透明)元件以直接观看来自环境中的真实对象的光。通常称为“组合器”的透明元件将来自显示器的光叠加在用户对真实世界的视野上。