AR成像系统的校正参数获取方法及装置与流程

ar成像系统的校正参数获取方法及装置
技术领域
1.本技术涉及光学测试技术领域，具体涉及一种ar成像系统的成像校正方法及装置。


背景技术：

2.ar(augmented reality，增强现实)技术是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(例如视学信息、声音等)，通过电脑等科学技术模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。增强现实技术不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。
3.ar产品的投影系统都是由显示模组、光机、镜片及附属配件及支架组成，成像由显示模组透过光机将内容投射到镜片上，再由镜片反射到人眼，使人可以与虚拟影像交互，从而达到ar增强现实的功能。
4.可见，显示模组、光机及镜片结构的相对组装精度是决定ar成像效果的关键因素，显示模组、光机及镜片自身及装配的公差都会引起成像距的误差，此种情况下若长时间使用ar产品会导致用户出现视觉疲劳、眩晕等现象，所以成像距精确度会极大影响用户体验。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种ar成像系统的校正参数获取方法及装置，以对ar成像系统进行校正，提升用户体验。
6.本技术第一方面提供一种ar成像系统的校正参数获取方法，包括：
7.所述ar成像系统包括沿光路设置的显示组件、光源、光机透镜模组、波导组件和成像透镜模组；
8.控制所述显示组件发出校正图像，由所述光源投影校正图像至所述光机透镜模组，再经由所述光机透镜模组缩扩束，再经由所述波导组件反射至所述成像透镜模组，再经由所述成像透镜模组聚焦至相机上成像；所述相机用于拍摄所述校正图像经过所述ar成像系统的成像；
9.获取所述光机透镜模组和所述光源之间的当前距离z；
10.获取所述校正图像原始的长w
l
、宽h
l
，以及原始成像距z
l
；
11.根据所述相机上的成像，确定所述校正图像的相机成像的长wc、宽hc、成像距zc；
12.利用以下第一关系式计算得到所述当前距离z对应的校正参数，所述校正参数包括放大倍率α(z)与波导光路偏差β(z)；
13.所述第一关系式如下：
14.α(z)＝wc/w
l
＝hc/h
l
；
15.zc＝α(z)*z
l
+β(z)。
16.本技术第二方面提供一种ar成像系统的校正参数获取装置，所述装置包括：控制
模块和获取模块；
17.所述ar成像系统包括沿光路设置的显示组件、光源、光机透镜模组、波导组件和成像透镜模组；
18.所述控制模块，用于控制所述显示组件发出校正图像，由所述光源投影校正图像至所述光机透镜模组，再经由所述光机透镜模组缩扩束，再经由所述波导组件反射至所述成像透镜模组，再经由所述成像透镜模组聚焦至相机上成像；所述相机用于拍摄所述校正图像经过所述ar成像系统的成像；
19.所述获取模块，用于执行以下步骤：
20.获取所述光机透镜模组和所述光源之间的当前距离z；
21.获取所述校正图像原始的长w
l
、宽h
l
，以及原始成像距z
l
；
22.根据所述相机上的成像，确定所述校正图像的相机成像的长wc、宽hc、成像距zc；
23.利用以下第一关系式计算得到所述当前距离z对应的校正参数，所述校正参数包括放大倍率α(z)与波导光路偏差β(z)；
24.所述第一关系式如下：
25.α(z)＝wc/w
l
＝hc/h
l
；
26.zc＝α(z)*z
l
+β(z)。
27.本技术提供的ar成像系统的校正参数获取方法及装置，在ar成像系统的出瞳处摆放相机模仿人眼，拍摄校正图像的成像，根据校正图像的成像能够得到ar成像系统的成像距校正参数与空间频率响应sfr，可以根据校正参数与sfr对ar成像系统进行校正，让ar成像系统投影的成像距符合用户直觉，提高ar成像系统与用户的虚拟影像交互品质，使用户拥有更强的沉浸感，提高用户体验。
附图说明
28.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
29.图1示出了本技术所提供的一种ar成像系统的示意图；
30.图2示出了本技术所提供的一种ar成像系统的校正参数获取方法的流程图；
31.图3示出了本技术所提供的一种ar成像系统的校正参数获取原理示意图；
32.图4示出了本技术所提供的一种ar成像系统的成像距变化的光路示意图；
33.图5示出了本技术所提供的判断所述光机透镜模组是否离焦的流程图；
34.图6示出了本技术所提供的光机透镜模组对焦与离焦的光路示意图；
35.图7示出了本技术所提供的光机透镜模组对焦与离焦的sfr值的对比图；
36.图8示出了本技术所提供的一种ar成像系统的校正参数获取装置的示意图。
具体实施方式
37.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公
开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
38.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
39.图1示出了本技术所提供的一种ar成像系统的示意图，如图1所示，所述ar成像系统包括沿光路设置的显示组件100、光源200、光机透镜模组300、波导组件400和成像透镜模组500。如图1所示，本技术还在待校正ar成像系统的出瞳处摆放相机模仿人眼，拍摄校正图像的成像。
40.其中，波导组件400包括输入耦合光栅410、波导420和输出耦合光栅430。
41.图2示出了本技术所提供的一种ar成像系统的校正参数获取方法的流程图，如图2所示，上述方法包括以下步骤：
42.s101、控制显示组件发出校正图像，由光源投影校正图像至光机透镜模组，再经由光机透镜模组缩扩束，再经由波导组件反射至成像透镜模组，再经由成像透镜模组聚焦至相机的上成像；
43.其中，相机用于拍摄校正图像经过ar成像系统的成像。
44.其中，校正图像可以采用刀口图像，当然也可以采用其它具有校正功能的图像，本技术对此不做限定。
45.s102、获取所述光机透镜模组300和所述光源200之间的当前距离z；
46.s103、获取所述校正图像原始的长w
l
、宽h
l
，以及原始成像距z
l
；
47.其中，成像距为成像透镜模组500与相机成像之间的距离，原始成像距z
l
为待校正ar成像系统在校正前的成像距。
48.s104、根据所述相机上的成像，确定所述校正图像的相机成像的长wc、宽hc、成像距zc；
49.s105、利用以下第一关系式计算得到所述当前距离z对应的校正参数，所述校正参数包括放大倍率α(z)与波导光路偏差β(z)；
50.所述第一关系式如下：
51.α(z)＝wc/w
l
＝hc/h
l
；
52.zc＝α(z)*z
l
+β(z)。
53.上述第一关系式可以通过如下过程获得：
54.在校正ar成像系统之前，可以参照图3做相机的成像距校正。将光机透镜模组与相机对准光轴后，在暗室中输入光源刀口图像，在相机成像，并调整光机透镜模组的自动调焦模块(即使光机透镜模组发生位移，改变光机透镜模组与成像透镜模组之间的距离)，得到不同距离下的刀口图像的放大倍率，定义出相机的标准成像距与刀口图像放大倍率的拟合曲线，即上述第一关系式。
55.如图1所示，设光机透镜模组于光轴上，且光机透镜模组自动调焦于初始化位置z0，即光机透镜模组和光源之间的当前距离为z0，此时校正图像的相机成像的长、宽和成像距各为(w
c0
，h
c0
，z
c0
)，则会有如下的关系：
56.α(z0)＝w
c0
/w
l
＝h
c0
/h
l
；z
c0
＝α(z0)*z
l
+β(z0)。
57.通过以上关系式得到光机透镜模组在初始化位置z0对应的放大倍率α(z0)与波导光路偏差β(z0)，最后将校正参数(α，β)回馈到光机透镜模组，完成初始化位置z0对应成像距
的测量和校正。
58.在本技术的一些实施方式中，构建所述第一关系式的步骤包括：
59.多次改变所述光机透镜模组和所述光源之间的距离，每次的变化量为
±
δz；
60.记录每个δz对应的校正参数；
61.根据每个δz对应的校正参数构建所述第一关系式。
62.具体的，将上述校正初始化位置z0的过程加以拓展，如图4所示，改变光机透镜模组300和光源200之间的距离，变化量为
±
δz，例如z
0-δz、z
0-2δz、z
0-3δz，记录每个变化量δz对应的成像距与校正图像的放大倍率α(z)与波导光路偏差β(z)，最终得到校正关系：zc＝α(z)*z
l
+β(z)。通过将此校正关系回馈至光机透镜模组，完成成像距的校正，从而提高成像距精确度。
63.在本技术的一些实施方式中，上述ar成像系统的校正参数获取方法还可以包括步骤：计算所述校正图像的相机成像的空间频率响应sfr值；根据所述sfr值判断所述光机透镜模组是否离焦。
64.sfr(spatial frequency response，空间频率响应)主要是用于测量随着空间频率的线条增加对单一影像所造成的影响，是对整个成像系统解析力的评价，sfr的值越接近于1，说明成像系统的成像效果越好。
65.具体的，如图5所示，根据所述sfr值判断所述光机透镜模组是否离焦的步骤包括：
66.s201、判断预设空间频率处所述校正图像的相机成像的sfr值是否小于标准sfr值；所述标准sfr值是指所述光机透镜模组对焦时在所述预设空间频率处的sfr值，是预先标定的；
67.s202、若是，则确定所述光机透镜模组离焦；
68.s203、若否，则确定所述光机透镜模组对焦。
69.具体的，通过分析校正图像的相机成像的sfr值，可以判断光机透镜模组的投影是否在聚焦平面上，也就是可以根据sfr值判断光机透镜模组离焦还是对焦。
70.如图6所示，左图中光机透镜模组300为对焦，可以产生清晰的相机成像；右图中光机透镜模组300为离焦，相机成像比较模糊。
71.如图7所示，光机透镜模组离焦情况下，在预设空间频率处相机成像的sfr值与标准sfr值相比明显下降。例如，预设空间频率为0.25，如图7所示，在空间频率0.25处，光机透镜模组离焦的sfr值明显小于对焦的sfr值。
72.本技术提供的ar成像系统的校正参数获取方法，在ar成像系统的出瞳处摆放相机模仿人眼，拍摄校正图像的成像，根据校正图像的成像能够得到ar成像系统的成像距校正参数与空间频率响应sfr，可以根据校正参数与sfr对ar成像系统进行校正，让ar成像系统投影的成像距符合用户直觉，提高ar成像系统与用户的虚拟影像交互品质，使用户拥有更强的沉浸感，提高用户体验。
73.本技术实施例还提供了一种与上述ar成像系统的校正参数获取方法相对应的ar成像系统的校正参数获取装置，如图8所示，该装置包括：控制模块101和获取模块102；
74.所述ar成像系统包括沿光路设置的显示组件、光源、光机透镜模组、波导组件和成像透镜模组；
75.所述控制模块101，用于控制所述显示组件发出校正图像，由所述光源投影校正图
像至所述光机透镜模组，再经由所述光机透镜模组缩扩束，再经由所述波导组件反射至所述成像透镜模组，再经由所述成像透镜模组聚焦至相机上成像；
76.所述获取模块102，用于执行以下步骤：
77.获取所述光机透镜模组和所述光源之间的当前距离z；
78.获取所述校正图像原始的长w
l
、宽h
l
，以及原始成像距z
l
；
79.根据所述相机上的成像，确定所述校正图像的相机成像的长wc、宽hc、成像距zc；
80.利用以下第一关系式计算得到所述当前距离z对应的校正参数，所述校正参数包括放大倍率α(z)与波导光路偏差β(z)；
81.所述第一关系式如下：
82.α(z)＝wc/w
l
＝hc/h
l
；
83.zc＝α(z)*z
l
+β(z)。
84.在一种可能的实现方式中，所述获取模块102，还用于：
85.多次改变所述光机透镜模组和所述光源之间的距离，每次的变化量为
±
δz；
86.记录每个δz对应的校正参数；
87.根据每个δz对应的校正参数对所述ar成像系统进行校正。
88.在一种可能的实现方式中，所述获取模块102，还用于：
89.计算所述校正图像的相机成像的空间频率响应sfr值；
90.根据所述sfr值判断所述光机透镜模组是否离焦。
91.在一种可能的实现方式中，所述获取模块102，具体用于：
92.判断预设空间频率处所述校正图像的相机成像的sfr值是否小于标准sfr值；所述标准sfr值是指所述光机透镜模组对焦时在所述预设空间频率处的sfr值；
93.若是，则确定所述光机透镜模组离焦；
94.若否，则确定所述光机透镜模组对焦。
95.在一种可能的实现方式中，所述校正图像采用刀口图像。
96.本技术提供的ar成像系统的校正参数获取装置，在ar成像系统的出瞳处摆放相机模仿人眼，拍摄校正图像的成像，根据校正图像的成像能够得到ar成像系统的成像距校正参数与空间频率响应sfr，可以根据校正参数与sfr对ar成像系统进行校正，让ar成像系统投影的成像距符合用户直觉，提高ar成像系统与用户的虚拟影像交互品质，使用户拥有更强的沉浸感，提高用户体验。
97.需要说明的是：
98.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本技术的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
99.类似地，应当理解，为了精简本技术并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本技术的示例性实施例的描述中，本技术的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本技术要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身
都作为本技术的单独实施例。
100.本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
101.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本技术的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
102.本技术的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本技术实施例的虚拟机的创建装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本技术还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本技术的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
103.应该注意的是上述实施例对本技术进行说明而不是对本技术进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本技术可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
104.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。