[发明专利]一种VR图像的显示控制系统及其显示控制方法

权利要求书

1.一种VR图像的显示控制系统，包括：显示屏和VR主透镜，其特征在于，还包括：

用于追踪观看者的人眼，并识别出人眼注视点区域的眼球追踪装置；

用于调节VR成像位置，设置在所述VR主透镜和显示屏之间的可移动透镜组；

以及与所述可移动透镜组均建立连接的计算与控制装置和驱动装置；

所述眼球追踪装置与所述计算与控制装置相连接，用于将识别出的人眼注视点区域的数据信息传输到计算与控制装置；

所述计算与控制装置，用于根据注视点区域的数据信息计算出当成像像距与注视点区域图像像距相同时所述可移动透镜组所需调节的位置数据，并根据所述位置数据生成驱动控制指令；

所述驱动装置，接收所述驱动控制指令，驱动可移动透镜组移动至所述位置数据所对应的光轴坐标，调整VR图像的像距与所述注视点区域图像的像距保持一致；

所述计算与控制装置还用于，根据人眼的注视点区域获取待显示图像内相对应子图像的像距信息，并根据所述子图像的像距信息计算出成像像距信息；其中，计算与控制装置从图形处理器获取待显示图像的图像数据，并根据图像数据获取注视点区域所对应于待显示图像中的子图像的像距信息；计算将VR成像的像距调节与所述注视点区域的图像像距相同时可移动透镜组所应处于的光轴坐标位置；

所述可移动透镜组包括第一可移动透镜和第二可移动透镜，所述第一可移动透镜与第二可移动透镜均与VR主透镜平行且共光轴；

所述计算与控制装置在计算第一可移动透镜，第二可移动透镜的位置时需满足：像距调整过程中视角不变；显示屏与VR主透镜的距离保持不变；

所述显示控制系统还包括：与显示屏相连接的图形处理器；

所述计算与控制装置，还用于计算人眼注视点区域与非注视点区域之间的像距差值，并根据所述像距差值计算各个非注视点区域所对应子图像的虚化参数；

所述图形处理器，用于根据计算出的虚化参数对各个非注视点区域所对应的子图像进行虚化处理；

所述眼球追踪装置基于眼球追踪技术获取人眼注视点区域；

所述第一可移动透镜和第二可移动透镜的位置的计算步骤如下：

VR主透镜焦距为f，符号为正，物距为Lz，像距为（-S）；

第一可移动透镜的焦距为-f1所述第一可移动透镜为凹透镜，物距为L1，像距为（-S1）；

第二可移动透镜的焦距为f2，符号为正，物距为L2，像距为-S2；

其中，f1、f2为固定值，而L1、L2为待求量，需要满足的要求：

1）VR成像像距为S；

2）虚像高，v为视角相关的比例，调节第一可移动透镜和第二可移动透镜位置过程中不变；

3）在可移动透镜组位置调节过程中，显示屏与VR主透镜之间的距离Ls保持不变，

设

对VR主透镜使用高斯成像公式得到：

因此：

（02）

VR主透镜放大倍数为： （03）

光路总放大倍数应为 （04）

第一可移动透镜与第二可移动透镜的总放大倍数k等于光路总放大倍数除以VR主透镜放大倍数，则根据上述公式（03）和公式（04），可以得到：

设：第一可移动透镜放大倍数为r，，即, （06）

对第一可移动透镜使用高斯成像公式有：

则 （07）

设：第二可移动透镜放大倍数为r2，；

对第二可移动透镜使用高斯成像公式有 （08）

则 （09）

又由于，即： （010）

将（10）代入（09）（08）得到：

（011）

和 （012）

再依次将公式(06)、(07)、(011)、(012)代入（01），可得：

化简上式可得到

对于给定的像距S，上式中的Lm，k，f1,f2均为已定，因此上式是一个关于r的一元二次方程，解此方程可以得到：

其中：

=

又由于，得到：

最终，得到如下公式：

其中：

计算与控制装置根据以上公式（1）至公式（7）计算透镜位置，得到当前第一可移动透镜与显示屏的距离，以及第二可移动透镜相对于显示屏的距离。

2.一种如权利要求1所述的显示控制系统的显示控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于眼球追踪技术识别出人眼注视点区域；

根据识别出的人眼注视点区域的数据信息，计算当成像像距与注视点区域图像像距相同时所述可移动透镜组所需调节的位置数据，并根据所述位置数据生成驱动控制指令；

接收所述驱动控制指令，驱动可移动透镜组移动至所述位置数据所对应的光轴坐标，调整VR图像的像距与所述注视点区域图像的像距保持一致；

计算人眼注视点区域与非注视点区域之间的像距差值，并根据所述像距差值计算各个非注视点区域所对应子图像的虚化参数；

根据计算出的虚化参数对各个非注视点区域所对应的子图像进行虚化处理；

所述根据识别出的人眼注视点区域的数据信息，计算当成像像距与注视点区域图像像距相同时所述可移动透镜组所需调节的位置数据的步骤还包括：

根据人眼的注视点区域获取待显示图像内相对应子图像的像距信息，并根据所述子图像的像距信息计算出成像像距信息；

所述根据识别出的人眼注视点区域的数据信息，计算当成像像距与注视点区域图像像距相同时所述可移动透镜组所需调节的位置数据的步骤包括：

保持显示屏与VR主透镜之间的位置不变，依据高斯成像公式推导出可移动透镜组所需调节的位置数据；

所述可移动透镜组至少包括一个透镜，所述透镜与主透镜平行且共光轴。