[发明专利]一种扩展增强现实头戴式显示设备视场角的方法

权利要求书

1.一种扩展增强现实头戴式显示设备视场角的方法，包括AR头显、显示屏幕阵列以及计算机，所述计算机包含渲染引擎，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、坐标系校准：设所述AR头显的坐标系为C_glass，所述显示屏幕阵列的坐标系为C_world，首先获取所述显示屏幕阵列的三维角点Q₀，采用计算机视觉技术优化三维角点数据并得到优化后的三维角点Q，并计算得到从所述C_glass坐标转换到所述C_world坐标的变换矩阵T_g2w；

步骤2、实时定位：利用所述AR头显的无线通信功能，将所述AR头显在所述C_glass中的姿态P_glass和三维角点Q，传输至计算机，由计算机计算得到所述显示屏幕阵列的图象渲染信息，并将所述渲染信息传输至所述渲染引擎，对所述显示屏幕阵列的图象进行渲染，所述AR头显的图象渲染由所述AR头显自行完成；

步骤3、实时渲染场景：对于每一帧，所述渲染引擎从所述渲染信息中得到所述AR头显在所述C_world中的坐标值，计算以所述AR头显为参考点、所述显示屏幕阵列为像平面的透视投影矩阵，将所述透视投影矩阵作为当前帧的相机投影矩阵P_offaxis并渲染，然后传输至屏幕阵列。

2.如权利要求1所述的扩展增强现实头戴式显示设备视场角的方法，其特征在于，步骤1中，所述获取所述显示屏幕阵列的三维角点Q₀的方法具体包括以下步骤：

步骤1.1、标定得到所述AR头显的相机的投影矩阵P；

步骤1.2、标定得到所述相机坐标系C_camera到所述C_glass的转换矩阵T_c2g；

步骤1.3、利用所述AR头显扫描房间，得到所述房间的几何参数；

步骤1.4、检测所述显示屏幕阵列在所述C_camera上的二维角点位置x；

步骤1.5、将x进行反投影，得到在所述C_camera中，像平面上的三维位置X_c；

步骤1.6、将所述X_c转换至所述C_glass中，得到X_g；

步骤1.7、设相机中心点在所述C_camera下为O_c(0,0,0)，转换至所述C_glass中，得到O_g；

步骤1.8、从所述相机射出一条射线，以所述O_g为起点，方向为X_g-O_g，与所述房间的几何参数求交，得到所述Q₀。

3.如权利要求2所述的扩展增强现实头戴式显示设备视场角的方法，其特征在于，步骤1中，得到所述Q的方法具体为光束法平差。

4.如权利要求3所述的扩展增强现实头戴式显示设备视场角的方法，其特征在于，所述光束法平差满足以下优化公式：

其中，n为总拍摄图象的数量；i为第i个图象；P_i为第i个图象中的投影矩阵；xi为第i个图象中的二维角点位置；d()表示欧氏距离；T_g2c为头显坐标系到相机坐标系的转换，可由T_c2g转换得到。

5.如权利要求4所述的扩展增强现实头戴式显示设备视场角的方法，其特征在于，所述光束法平差的优化目标为，使得所述欧氏距离d()最小。