一种头戴显示设备的调光方法及其装置与流程

本发明涉及光学显示领域，特别是涉及一种头戴显示设备的调光方法及其装置。

背景技术：

近几年，虚拟现实和增强现实领域发展速度极快，已经有不少相关产品进入普通消费领域。目前，已有许多相关类型的头戴式显示设备进入市场。这些显示设备往往会根据用户的需求显示一些电子数据或者图像。例如，AR（增强现实）智能眼镜广泛运用于运动、驾驶、直播等方面。这些活动一般来说都不可避免地要在户外进行，但户外的光源是随时变化的。比如说，驾驶过程中，会遇到经过隧道或者天气突变等光线变化明显的情况。而现有的智能头戴式显示设备一般只能单一的以固定亮度进行显示。光线变化显著，但显示系统的亮度不随之改变的情况下，使用者会很难看清楚具体的显示内容。

因此，如何能够让这类智能头戴式显示设备在亮度随时变化的户外环境下能够清晰地显示当前内容，是急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供头戴显示设备的调光方法及其装置，其中，头戴显示设备的调光方法，包括：

采集第一图像；

读取所述第一图像各像素点的亮度值和曝光时间；

以所述亮度值和所述曝光时间作为参数计算所述第一图像的第一亮度值和第二亮度值；

其中所述第一亮度值为所述各像素点的亮度值，所述第二亮度值为所述各像素点的平均亮度值；

所述第一亮度值和所述第二亮度值之比作为第一参数；

若所述第一参数高于第一预设值，则降低液晶屏对应区域的透光度。

优选地，还包括：若所述第二亮度值大于第二预设值，则降低所述液晶屏的整体透光度。

优选地，还包括：读取所述头戴显示设备显示的第二图像的亮度信息；

计算所述第二图像的第二参数；

其中，所述第二图像的亮度信息包括所述第二图像的各像素点的亮度值、所述第二图像的曝光时间；

所述第二参数为所述第二图像的各像素点的亮度值与所述第二图像的像素点亮度平均值之比；

若所述第二参数高于所述第一预设值，则根据所述第二图像的亮度信息和所述第二参数计算所述液晶屏的第一透光度；

将所述液晶屏对应区域的透光度降低至所述第一透光度。

优选地，还包括：若所述所述第二图像的像素点亮度平均值大于所述第二预设值，则降低所述液晶屏的整体透光度。

本发明还提供了一种头戴显示设备的调光装置，包括：

图像采集单元，采集第一图像；

第一数据读取单元，读取所述第一图像各像素点的亮度值和曝光时间；

第一计算单元，以所述亮度值和所述曝光时间作为参数计算所述第一图像的第一亮度值和第二亮度值；

其中所述第一亮度值为所述各像素点的亮度值，所述第二亮度值为所述各像素点的平均亮度值；

所述第一亮度值和所述第二亮度值之比作为第一参数；

第一控制单元，若所述第一参数高于第一预设值，则降低液晶屏对应区域的透光度。

优选地，还包括：第二控制单元，若所述第二亮度值大于第二预设值，则降低所述液晶屏的整体透光度。

优选地，还包括：第二数据读取单元，读取所述头戴显示设备显示的第二图像的亮度信息；

第二计算单元，计算所述第二图像的第二参数；

其中，所述第二图像的亮度信息包括所述第二图像的各像素点的亮度值和所述第二图像的曝光时间；

所述第二参数为所述第二图像的各像素点的亮度值与所述第二图像的像素点亮度平均值之比；

第三控制单元，若所述第二参数高于所述第一预设值，则根据所述第二图像的亮度信息和所述第二参数计算所述液晶屏的第一透光度，将所述液晶屏对应区域的透光度降低至所述第一透光度。

优选地，还包括：第四控制单元，若所述所述第二图像的像素点亮度平均值大于所述第二预设值，则降低所述液晶屏的整体透光度。

因此，本发明具有如下有益效果：本发明采集图像并读取其各像素点的亮度值和曝光时间等参数通过计算判断是否需要调整液晶屏的透光度并控制液晶屏在判断条件成就时调整液晶屏的透光度，进而在光线变化的情况下令显示器的显示内容也能够被用户清晰地看到。因此，本发明实现了在不同亮度环境下主动调节戴显示设备显示效果的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种头戴显示设备的调光方法的流程图；

图2为本发明提供的另一种头戴显示设备的调光方法的流程图；

图3为本发明提供的一种头戴显示设备的调光装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种头戴显示设备的调光方法及其装置。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明的内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明提供的头戴显示设备的调光方法的技术方案中，参见图1，该实施例包括以下步骤：

S101、采集第一图像。

一般来说，用户使用头戴显示设备的场景可能在户外。例如某些骑行爱好者在骑行的过程中会使用智能眼镜进行实时导航或者拍摄照片等。但户外运动时一般光照较强，这些头戴显示设备所显示的内容也会因为光照过强而使用户看不清楚。因此，为了明确户外光照情况，在本发明中，首先采集当前的实景图像，即采集第一图像。

S102、读取所述第一图像各像素点的亮度值和曝光时间。

在这里，所采集的第一图像由数字摄像头完成，因此，在采集到的第一图像中包含有一定量的数字信息，这其中，就包括该第一图像的每个像素点的数据。经过公式转换，可以得到各像素点的亮度值和曝光时间信息。具体来说，每个像素点都具有R、G、B（红、绿、蓝）三原色色光值。它们可以经已知的公式换算为HSI模型下的H、S、I值，即色调(Hue)、饱和度(Saturation)、亮度(Intensity)值。

而曝光时间则由进行第一图像采集的摄像头记录，不需要另行采集。

S103、以所述亮度值和所述曝光时间作为参数计算所述第一图像的第一亮度值和第二亮度值。

其中，第一亮度值是指第一图像中各像素点的亮度值，第二亮度值为第一图像各像素点的平均亮度值。

具体的，第一亮度值M的算法是由公式，（A是系统相关系数，L为实际亮度值，T为曝光时间）得到像素点亮度值I。再由公式M=I/T得到第一亮度值M。

同时，按照平均数的算法得到第二亮度值M_均，并将所述第一亮度值M和所述第二亮度值M_均之比作为第一参数，记为K。

S104、若所述第一参数高于第一预设值，则降低液晶屏对应区域的透光度。

在这里，第一预设值为预先存储的标准值，可以事先通过对标准光源进行图像采集和计算得到，在此不再做赘述。

需要说明的是，在本发明中所述的液晶屏是指外加在头戴显示设备的液晶屏。液晶屏与头戴显示设备连接，置于头戴显示设备显示器的外侧，覆盖用户的眼前区域。

其中，液晶屏具体的工作原理是：第一参数高于第一预设值时，将液晶屏对应区域部分上下基板的电压增大，改变液晶屏液晶层的偏振状态。当液晶层的偏振状态与偏振层的偏振状态不一致，液晶屏的透光率会相应地改变。具体来说，加载在液晶屏上下基板的电压增大，液晶屏的透光率减小；反之，电压减小，液晶屏的透光率增加。

本发明采集图像并读取其各像素点的亮度值和曝光时间等参数通过计算判断是否需要调整液晶屏的透光度并控制液晶屏在判断条件成就时调整液晶屏的透光度，进而在光线变化的情况下令显示器的显示内容也能够被用户清晰地看到。因此，本发明实现了在不同亮度环境下主动调节戴显示设备显示效果的目的。

在本发明提供的头戴显示设备的调光方法的技术方案中，该实施例包括以下步骤：

采集第一图像。

读取所述第一图像各像素点的亮度值和曝光时间。

以所述亮度值和所述曝光时间作为参数计算所述第一图像的第一亮度值和第二亮度值。具体的，所述第一亮度值为所述各像素点的亮度值，所述第二亮度值为所述各像素点的平均亮度值。所述第一亮度值和所述第二亮度值之比作为第一参数。

若所述第一参数高于第一预设值，则降低液晶屏对应区域的透光度。

参照前述实施例的各项数据意义，第一参数是以单个像素点数据为依据，可知在此步骤下，表明某部分像素点所在区域的亮度过高，因而可以通过降低该对应区域的液晶屏的透光度对头戴显示器该部分进行遮光。这样有局部针对性地改变遮光性，使得头戴显示器所显示的内容整体亮度保持适度，保障头戴显示器的清晰显示。

若所述第二亮度值大于第二预设值，则降低所述液晶屏的整体透光度。

在此情况下，说明外界环境整体亮度过高，因而要调整液晶屏的整体遮光度，对整头戴显示设备的显示部分进行整体遮光。

在这里，第二预设值也是一个标准的亮度值，与上述的第一预设值设置方法类似，此处不再赘述。

在上述实施例的基础上，参见图2更进一步的实施例中还包括以下步骤：

S201、读取所述头戴显示设备显示的第二图像的亮度信息。

在实际场景下，头戴显示设备不仅会显示真实的环境图像，也会在实景中叠加显示一些虚拟图像，例如导航时显示的指示箭头等。由于虚拟图像不需要另外获取，且经过前述实例，也已经采集了图像的亮度信息，因而可以直接读取这类图像的亮度信息。其中，所述第二图像的亮度信息包括所述第二图像的各像素点的亮度值、所述第二图像的曝光时间。

S202、计算所述第二图像的第二参数。

具体地，所述第二参数为所述第二图像的各像素点的亮度值与所述第二图像的像素点亮度平均值之比。其中个像素点亮度值和各像素点亮度平均值的计算原理请参照前述实施例的说明，此处不再赘述。

S203、若所述第二参数高于所述第一预设值，则根据所述第二图像的亮度信息和所述第二参数计算所述液晶屏的第一透光度。

在这里，第一预设值为预先存储的标准值，同前例可以事先通过对标准光源进行图像采集和计算得到。

具体地计算第一透光度的公式为：，其中P为第一透光度，P0为整体透光度，K为第二参数，A为第二图像中，虚拟图像的突出显示程度。

当然，在本发明中，第二图像的突出显示程度为预先设置。

S204、将所述液晶屏对应区域的透光度降低至所述第一透光度。

具体来说，头戴显示设备不仅需要显示实景信息，有时还要在实景的基础上显示虚拟信息。因此，本实施例在前述对第一图像进行其光线亮度信息分析的基础上，还要对显示设备本身显示的虚拟信息进行相关的亮度分析，以保障实景和虚拟信息叠加的情况下仍然能够显示清晰。

例如，在使用头戴显示设备导航时，其背景是实景信息，而头戴显示设备有时会在转弯时叠加转弯指示箭头，此时就需要对实景光线和虚拟箭头的相关亮度信息进行分析并调整液晶屏的区域遮光度。

与前一述实施例相比，本实施例在其基础上更进一步包括步骤：若所述所述第二图像的像素点亮度平均值大于所述第二预设值，则降低所述液晶屏的整体透光度。此时的整体透光度，其中

M_标准也即前述的第二预设值，M_均指第二图像的像素点亮度平均值。

当然，如果所述第二图像的像素点亮度平均值不大于所述第二预设值，说明此时图像可以清晰看到，只需要液晶屏的透光度维持本身自有透光度即可。

在其他的场景下，当外界光线亮度变暗时，也可以通过减小液晶屏上下基板之间的电压提高液晶屏的透光率，保障头戴显示设备的清晰显示。

在本发明提供的头戴显示设备的调光装置的技术方案中，参见图3，该实施例包括以下内容：

图像采集单元10，采集第一图像。

第一数据读取单元20，读取所述第一图像各像素点的亮度值和曝光时间。

第一计算单元30，以所述亮度值和所述曝光时间作为参数计算所述第一图像的第一亮度值和第二亮度值。

其中所述第一亮度值为所述各像素点的亮度值，所述第二亮度值为所述各像素点的平均亮度值。所述第一亮度值和所述第二亮度值之比作为第一参数。

第一控制单元40，若所述第一参数高于第一预设值，则降低液晶屏50对应区域的透光度。

本发明公开的头戴显示设备的调光装置的工作原理是，采集图像并读取其各像素点的亮度值和曝光时间等参数通过计算判断是否需要调整液晶屏的透光度并控制液晶屏在判断条件成就时调整液晶屏的透光度，进而在光线变化的情况下令显示器的显示内容也能够被用户清晰地看到。因此，本发明实现了在不同亮度环境下主动调节戴显示设备显示效果的目的。

在另一个实施例中，还包括：第二控制单元，若所述第二亮度值大于第二预设值，则降低所述液晶屏的整体透光度。

更进一步，在上述实施例的基础上，在另外一个实施例中，头戴显示设备的调光装置还包括：

第二数据读取单元，读取所述头戴显示设备显示的第二图像的亮度信息。

第二计算单元，计算所述第二图像的第二参数。

其中，所述第二图像的亮度信息包括所述第二图像的各像素点的亮度值和所述第二图像的曝光时间。

所述第二参数为所述第二图像的各像素点的亮度值与所述第二图像的像素点亮度平均值之比。

第三控制单元，若所述第二参数高于所述第一预设值，则根据所述第二图像的亮度信息和所述第二参数计算所述液晶屏的第一透光度，将所述液晶屏对应区域的透光度降低至所述第一透光度。

在其他的实施例中，本发明提供的装置中还包括：第四控制单元，若所述所述第二图像的像素点亮度平均值大于所述第二预设值，则降低所述液晶屏的整体透光度。

一个具体的应用场景下，佩戴安装有本发明公开的调光装置的头戴显示设备的用户在驾驶汽车时，遇到对面或者前方车辆的强光。此时本发明公开的调光装置经过采集当前第一图像并分析其相关亮度信息，及时降低液晶屏某区域或者整体的透光度，防止强光刺激导致用户看不清头戴显示器信息和路面状况。在此场景下，本发明提供的头戴显示设备的调光装置不仅保障了头戴显示设备显示内容的清晰度，更进一步地提高用户驾驶的安全性。

当然，本发明公开的头戴显示设备的调光装置与头戴显示设备的调光方法是对应的关系，因此，头戴显示设备的调光装置的工作原理和实现方式请参见前述关于头戴显示设备的调光方法的相关说明，此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的一种头戴显示设备的调光方法及其装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的原理及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的权利要求的保护范围内。