单眼视界自适配调整方法及装置、头戴式可视设备与流程

本发明涉及计算机领域，具体而言，涉及一种单眼视界自适配调整方法及装置、头戴式可视设备。

背景技术：

随着虚拟现实技术(VR)的飞速发展，以Oculus Rift、Cardboard、Gear VR等头戴式可视设备(HMD)，主要指VR眼镜，为载体的VR游戏正在不断兴起，其带给游戏玩家前所未有的拟真度，从而使得游戏玩家能够完全沉浸在游戏世界中，具有很强的代入感。然而，目前VR游戏最大的问题在于：游戏玩家在游戏体验过程中会出现身体不适，例如：头晕、恶心，其中，较为重要的一个原因便是佩戴的HMD设备以及VR游戏中两个内置摄像机缺乏与游戏玩家的瞳距进行良好地适配。不仅仅是VR游戏，当用户使用HMD设备进行其他活动，例如：观看电视节目、电影时，也会存在上述问题。

根据美国针对抽样数量人群进行调查后得到的数据发现，每个人的瞳距变化从52毫米到78毫米不等，其中，男性的平均瞳距为64.7毫米，女性的平均瞳距为62.3毫米。由此可见，瞳距是因人而异的。

当用户的瞳距与HMD设备的镜片难以匹配时，便会产生与佩戴普通眼镜时的瞳距不匹配一样，用户将会感到明显不适，眼肌和视力容易出现疲劳。然而，目前的HMD设备通过旋钮等方式，支持人工调节镜片的瞳距值，但往往需要人为判别当前的瞳距值所对应的画面效果是否达到最佳，这对于普通用户来说并非是一个很好的解决方案。除此之外，如果HMD设备为用户左右眼显示的画面与用户本身瞳距不符，则同样也会造成用户的不良体验。以VR游戏为例，当游戏玩家的瞳距与游戏中两个内置摄像机之间的间距不匹配时，若游戏中两个内置摄像机的间距大于游戏玩家的瞳距，将会产生一个被夸大的立体透视视界，容易造成玩家的视觉疲劳；反之，若游戏中两个内置摄像机的间距小于游戏玩家的瞳距，则视界的立体感将会大为减弱。而目前VR游戏的软件开发工具包(SDK)均使用人眼瞳距均值(63.5毫米)作为两内置摄像机的间距，这样的设定并不能确保所有VR游戏玩家获得良好的游戏体验。

由此可见，当前的HMD设备的瞳距匹配方案，在设备光学元件(镜片)以及画面显示过程中都无法得到良好地解决。

目前，相关技术中通常使用的瞳距测量方法为角膜映光法，现实中广泛使用的瞳距仪均是依据角膜映光法的设计原理进行瞳距测量的，其大致的测量原理和步骤如下：

第一步、将由光源照亮的视标(即检光、验光过程中，引导被检测人员注视的图标或图像)，利用瞳距仪中的光学系统成像；

第二步、将瞳距仪鼻额垫水平放置于被检测人员鼻根正中部，以使视标的成像在被检测人员正前方；

第三步、使视标的成像在被检测人员眼前的特定工作距离处；

第四步、当被检测人员的双眼注视视标时，其左眼与右眼的视轴相交于上述特定的工作距离处；

第五步、由于人眼的角膜反射大量的光，光线将在被检测人员的左眼与右眼角膜表面上各形成一个反光点(虚像)；

第六步、观察人员可以通过目镜观测到读数游丝(安装在瞳距仪的刻度尺上的机械装置)和这两个反光点，通过移动读数游丝与反光点重合，使得读数游丝遮挡住角膜反射的光(即虚像)，此时两个游丝的位置就对应两个角膜的位置，从而实现游丝、角膜、虚像三点一线；

第七步、此时便可以通过两个读数游丝的刻度差计算得到被检测人员左眼与右眼角膜间的距离；

第八步、由于人眼的角膜正处于瞳孔中间，由此便可得到被检测人员的瞳距。

除此之外，通过测量被检测人员其中一个眼睛的瞳孔中心到鼻梁中线的距离，便可以得到单眼瞳距，单眼瞳距能够更加准确地反映被检测人员的瞳距信息；另外，通过改变上述步骤中提到的视标成像的远近，还可以得到被检测人员的近用瞳距和远用瞳距，在通常情况下，近用瞳距会略小于远用瞳距。

基于角膜映光法的瞳距仪被广泛使用，尽管被看作是准确又便捷的瞳距测量方法，但上述方法需要建立在观察人员存在的前提条件下才能够实现，当瞳距检测不是作为一项专门的检测，而是用户使用HMD设备观看VR影像前的预处理操作时，角膜映光法便会显得十分笨拙，其具体缺陷在于：

(1)需要一名协助检测瞳距的人员，并且需要懂得基本的测量知识；

(2)需要检测瞳距的辅助工具，例如：瞳距仪或者瞳距计；

(3)如果使用瞳距计或瞳距计等辅助工具，还需要确保检测环境的光照强度适宜，以便能够清晰地查看到被检测人员的角膜反光点；

这些缺陷对于一位需要使用HMD设备的用户而言，是极为不利的。为了避免测量瞳距所花费的成本，尤其是使用HMD设备进行VR游戏的游戏玩家，很有可能会直接使用并得到较差的VR体验，甚至放弃使用VR设备。

综上所述，目前通用的瞳距检测方法十分依赖检测人员以及辅助检测工具才能够实现，对于希望立即使用HMD设备体验VR影像的用户而言，这样的操作方式难以接受。

除上述介绍的瞳距检测方法之外，另外一种较为常用的瞳距检测方法即为眼动跟踪技术。眼动跟踪技术(或视线跟踪技术)在VR方面有非常好的应用前景。眼动跟踪是指通过测量眼睛的注视点的位置或者眼球相对头部的运动而实现对眼球运动的追踪。在HMD设备中通过使用眼动跟踪技术，可以得到用户跟踪用户当前的视线方向，从而为用户提供适配的VR影像(区别于头部跟踪技术)。

眼动跟踪技术又可以进一步划分为：基于软件和基于硬件两种不同的方法。基于软件的眼动跟踪技术，首先利用摄像机获取人脸或人眼的图像，然后利用软件实现图像中人脸和人眼的定位与跟踪，从而估算出用户在屏幕上的注视位置，这种方法对于图像处理的算法有较高的要求，且精度较低；基于硬件的眼动跟踪技术，一般使用能够锁定眼睛的眼动跟踪装置，通过摄入从人眼角膜和瞳孔反射的红外线连续地记录视线变化，从而达到记录分析视线跟踪过程的目的，其精度较高。并且，基于硬件的眼动跟踪技术一般需要用户戴上特制的头盔或使用头部固定支架，十分适用于VR的使用场景。

基于硬件的眼动跟踪技术中，广泛运用的实现方案“瞳孔-角膜反射向量法”包括以下处理步骤：

第一步、利用固定的眼动跟踪装置获取眼球的图像；

第二步、通过与眼动跟踪装置同轴的光源，得到亮瞳图像；

第三步、通过与眼动跟踪装置便宜的光源，得到暗瞳图像；

第四步、通过将亮瞳图像与暗瞳图像叠加差分，从而得到更为清晰的瞳孔图像；

第五步、利用固定的眼动跟踪装置得到角膜发射的光点位置，并结合瞳孔位置得到角膜发射向量；

第六步、通过角膜发射向量，估算用户的视线方向(角度)。

眼动跟踪技术能够得到用户的视线移动和方向，将其运用于HMD设备中，解决的适配性问题在与：由于游戏玩家视线变化所需要的VR影像变化，例如：游戏玩家头部在保持不动的情况下，眼球发生移动，则看到的VR影像也发生移动)。然而，该方法仍然无法解决用户瞳距与HMD设备本身的适配性问题，即便能够实时获取用户的视线情况，也无法避免由于瞳距难以适配所导致的影像失真、模糊进而造成用户头晕、恶心。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种单眼视界自适配调整方法及装置、头戴式可视设备，以至少解决相关技术中使用头戴式可视设备的用户瞳距与头戴式可视设备本身难以适配的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种单眼视界自适配调整方法，包括：

采用头戴式可视设备内新增的眼动跟踪装置获取待检测用户的单眼瞳距，其中，眼动跟踪装置在预设移动区域内进行可伸缩性移动；根据单眼瞳距对头戴式可视设备内与单眼瞳距对应的光学元件和/或显示屏的显示画面进行自适配调整。

可选地，采用眼动跟踪装置获取单眼瞳距包括：获取与待检测用户的近用瞳距对应的第一焦距以及与待检测用户的远用瞳距对应的第二焦距；将预设移动区域等距离划分为多个移动单位，控制眼动跟踪装置在预设移动区内进行移动，遍历多个移动单位，分别获取与第一焦距对应的第一组测量数据以及与第二焦距对应的第二组测量数据；对第一组测量数据和第二组测量数据进行有效性检验，筛选出待计算的测量数据；利用待计算的测量数据求取单眼瞳距。

可选地，获取与近用瞳距对应的第一焦距以及与远用瞳距对应的第二焦距包括：分别获取第一距离、第二距离和第三距离，其中，第一距离为显示屏与光学元件的中心位置之间的距离，第二距离为中心位置与单眼之间的距离，第三距离为视标与单眼之间的距离；当测量近用瞳距触发第三距离选取第一数值时，采用第一数值、第一距离的取值和第二距离的取值计算第一焦距；以及当测量远用瞳距触发第三距离选取第二数值时，采用第二数值、第一距离的取值和第二距离的取值计算第二焦距。

可选地，将预设移动区域等距离划分为多个移动单位，控制眼动跟踪装置在预设移动区域内进行移动，遍历多个移动单位，分别获取与第一组测量数据以及与第二组测量数据包括：控制显示屏输出视标图像；将光学元件调整至第一焦距；测量步骤：控制眼动跟踪装置在当前位置上对单眼的视线数据进行测量；判断步骤：当测量次数达到阈值时，判断光学元件是否已经调整至第二焦距，如果否，则将光学元件调整至第二焦距，并在将测量次数清零后，返回至测量步骤，如果是，则进入统计步骤；当测量次数未达到阈值时，记录视线数据，控制眼动跟踪装置前行一个移动单位并将测量次数加1，返回至测量步骤，其中，阈值是由初始位置和多个移动单位的数量确定的；统计步骤：当光学元件调整至第一焦距时，对每次测量得到的视线数据进行统计，得到第一组测量数据；以及，当光学元件调整至第二焦距时，对每次测量得到的视线数据进行统计，得到第二组测量数据。

可选地，对第一组测量数据和第二组测量数据进行有效性检验，筛选出待计算的测量数据包括：采用预设校验方法依次判断第一组测量数据和第二组测量数据中的每个数据是否符合正态分布；从第一组测量数据和第二组测量数据中剔除不符合正态分布的无效数据，得到待计算的测量数据。

可选地，根据单眼瞳距对光学元件进行自适配调整包括：获取第四距离，其中，第四距离为光学元件的中心位置与头戴式可视设备的中轴线之间的距离；根据单眼瞳距与第四距离之间的差值对光学元件进行自适配调整。

可选地，根据单眼瞳距对光学元件进行自适配调整还包括：获取待检测用户当前使用的应用程序的类型标识；在单眼瞳距与第四距离进行差值计算时，根据类型标识确定选用近用瞳距或远用瞳距。

可选地，根据单眼瞳距对显示画面进行自适配调整包括：获取第五距离，其中，第五距离为显示画面的中心位置与头戴式可视设备的中轴线之间的距离；根据单眼瞳距与第五距离之间的差值对显示画面进行自适配调整。

可选地，根据单眼瞳距对显示画面进行自适配调整还包括：获取待检测用户当前使用的应用程序的类型标识；在单眼瞳距与第五距离进行差值计算时，根据类型标识确定选用近用瞳距或远用瞳距。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种单眼视界自适配调整装置，包括：

获取模块，用于采用头戴式可视设备内新增的眼动跟踪装置获取待检测用户的单眼瞳距，其中，眼动跟踪装置在预设移动区域内进行可伸缩性移动；调整模块，用于根据单眼瞳距对头戴式可视设备内与单眼瞳距对应的光学元件和/或显示屏的显示画面进行自适配调整。

可选地，获取模块包括：第一获取单元，用于获取与待检测用户的近用瞳距对应的第一焦距以及与待检测用户的远用瞳距对应的第二焦距；第二获取单元，用于将预设移动区域等距离划分为多个移动单位，控制眼动跟踪装置在预设移动区域内进行移动，遍历多个移动单位，分别获取与第一焦距对应的第一组测量数据以及与第二焦距对应的第二组测量数据；校验单元，用于对第一组测量数据和第二组测量数据进行有效性检验，筛选出待计算的测量数据；计算单元，用于利用待计算的测量数据求取单眼瞳距。

可选地，第一获取单元包括：获取子单元，用于分别获取第一距离、第二距离和第三距离，其中，第一距离为显示屏与光学元件的中心位置之间的距离，第二距离为中心位置与单眼之间的距离，第三距离为视标与单眼之间的距离；计算子单元，用于当测量近用瞳距触发第三距离选取第一数值时，采用第一数值、第一距离的取值和第二距离的取值计算第一焦距；以及当测量远用瞳距触发第三距离选取第二数值时，采用第二数值、第一距离的取值和第二距离的取值计算第二焦距。

可选地，第二获取单元包括：控制子单元，用于控制显示屏输出视标图像；调整子单元，用于将光学元件调整至第一焦距；测量子单元，用于控制眼动跟踪装置在当前位置上对单眼的视线数据进行测量；判断子单元，用于当测量次数达到阈值时，判断光学元件是否已经调整至第二焦距，如果否，则将光学元件调整至第二焦距，并在将测量次数清零后，返回至测量子单元，如果是，则进入统计子单元；当测量次数未达到阈值时，记录视线数据，控制眼动跟踪装置前行一个移动单位并将测量次数加1，返回至测量子单元，其中，阈值是由初始位置和多个移动单位的数量确定的；统计子单元，用于当光学元件调整至第一焦距时，对每次测量得到的视线数据进行统计，得到第一组测量数据；以及，当光学元件调整至第二焦距时，对每次测量得到的视线数据进行统计，得到第二组测量数据。

可选地，校验单元包括：校验子单元，用于采用预设校验方法依次判断第一组测量数据和第二组测量数据中的每个数据是否符合正态分布；处理子单元，用于从第一组测量数据和第二组测量数据中剔除不符合正态分布的无效数据，得到待计算的测量数据。

可选地，调整模块包括：第三获取单元，用于获取第四距离，其中，第四距离为光学元件的中心位置与头戴式可视设备的中轴线之间的距离；第一调整单元，用于根据单眼瞳距与第四距离之间的差值对光学元件进行自适配调整。

可选地，调整模块还包括：第四获取单元，用于获取待检测用户当前使用的应用程序的类型标识；第一确定单元，用于在单眼瞳距与第四距离进行差值计算时，根据类型标识确定选用近用瞳距或远用瞳距。

可选地，调整模块包括：第五获取单元，用于获取第五距离，其中，第五距离为显示画面的中心位置与头戴式可视设备的中轴线之间的距离；第二调整单元，用于根据单眼瞳距与第五距离之间的差值对显示画面进行自适配调整。

可选地，调整模块还包括：第六获取单元，用于获取待检测用户当前使用的应用程序的类型标识；第二确定单元，用于在单眼瞳距与第五距离进行差值计算时，根据类型标识确定选用近用瞳距或远用瞳距。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种头戴式可视设备，包括：

控制芯片以及眼动跟踪装置，其中，控制芯片包括：上述单眼视界自适配调整装置。

可选地，上述设备还包括：阻隔栏和调整装置，其中，调整装置安装在阻隔栏上，用于对光学元件的位置进行自适应调整。

在本发明实施例中，采用头戴式可视设备内新增的在预设移动区域内进行可伸缩性移动的眼动跟踪装置获取待检测用户的单眼瞳距的方式，通过获取到的单眼瞳距对头戴式可视设备内与单眼瞳距对应的光学元件和/或显示屏的显示画面进行自适配调整，达到了避免用户在无法得知与测量瞳距的情况下，因使用头戴式可视设备而出现恶心、头晕等不良反应的目的，从而实现了增强用户瞳距与头戴式可视设备适配的便捷性，降低操作复杂度，提升用户体验的技术效果，进而解决了相关技术中使用头戴式可视设备的用户瞳距与头戴式可视设备本身难以适配的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的头戴式可视设备的结构示意图；

图2是根据本发明优选实施例的加入镜片自适配功能后的HMD设备平面示意图；

图3是根据本发明实施例的单眼视界自适配调整方法的流程图；

图4是根据本发明优选实施例的获取用户视线数据过程的示意图；

图5是根据本发明优选实施例的通过调整液体变焦透镜的焦距来调整视标位置的示意图；

图6是根据本发明优选实施例的瞳距测量过程的流程图；

图7是根据本发明优选实施例的单眼瞳距计算过程的示意图；

图8是根据本发明优选实施例的画面自适配过程示意图；

图9是根据本发明实施例的单眼视界自适配调整装置的结构框图；

图10是根据本发明优选实施例的单眼视界自适配调整装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

目前，当用户使用HMD设备进行VR相关体验时，容易因瞳距与HMD设备之间难以适配，从而导致用户出现恶心、头晕等不良反应。况且，目前广泛使用的瞳距测量方法不具备独立性，需要依赖于辅助测试工具以及测试者(观察者)。

根据本发明实施例，提供了一种头戴式可视设备的实施例。利用HMD设备来替代瞳距测量工具和测量者的功能，并通过自反馈的回路，利用瞳距测量的结果对用户视界进行自适配的调整。

图1是根据本发明实施例的头戴式可视设备的结构示意图。如图1所示，利用HMD设备的光学元件和显示屏作为瞳距测量的“工具”，在此基础上通过使用现有的眼动跟踪技术，在HMD设备中嵌入眼动追踪装置(其用于追踪和记录人眼的视线)作为瞳距测量过程中的“观察者”。该HMD设备可以包括但不限于以下部件：

(1)A0:HMD设备的外部护罩，负责屏蔽外界环境光线对用户的干扰；

(2)A1:小型的机械伸缩台；

(3)A2:眼动追踪装置(例如：眼动仪)，负责利用眼动跟踪技术捕捉用户视线；眼动追踪装置附着于机械伸缩台；

(4)A3:眼动追踪装置借助伸缩台在HMD设备内移动的区域范围；

(5)A4:显示屏，负责显示VR影像画面；

(6)A5:设置在显示屏与用户双眼中的光学元件(例如：镜片)，负责二次成像；其选用的是液体变焦透镜，以便调整用户看到的影像的距离；

(7)A6:不透光材质的阻隔栏，避免左右两侧显示屏的影像互相干扰；

(8)A7:眼动追踪装置移动范围的上限与显示屏的后端到A0的距离均为l 1；

(9)A8:显示屏的前端与阻隔栏到A0的距离均为l2。

通过HMD设备自身作为瞳距测量的工具，并通过植入的眼动跟踪装置作为测试者(观察者)，从而完成瞳距的测量。在此基础上，将测量得到的瞳距值反馈至HMD设备，从而对HMD设备中的光学元件(镜片)以及显示画面的位置进行调整。瞳距测量采用的是单瞳距测量的方式(即左眼与右眼的瞳距分别测量)，避免由于用户瞳孔距离不对称导致的瞳距测量结果产生误差。另外，还利用液体变焦透镜分别测量用户的近用瞳距和远用瞳距，以便用户在使用HMD设备进行不同体验时，自适应地选择合适的瞳距类型进行反馈调整。

利用HMD设备本身完成瞳距的测量并通过自反馈完成视界的适配，实现了完整的闭环操作。闭环亦称反馈控制系统，其是指将反馈控制系统输出的测量值与所期望的预设值进行比较，由此产生一个偏差信号，并利用此偏差信号进行调节控制，从而使得输出的测量值无限接近于期望值。闭环操作是指通过测量的瞳距值来调整镜片和画面的位置，整个视界适配的流程无需人工介入，而通过反馈自行完成，进而使得用户在佩戴HMD设备后便能够得到最佳的用户体验。

在优选实施过程中，可以通过加入牵引光学元件(镜片)A5的机械装置来完成镜片的自适配。图2是根据本发明优选实施例的加入镜片自适配功能后的HMD设备平面示意图。如图2所示，在HMD设备的阻隔栏两侧分别安装机械装置A9，以实现对左、右光学元件相对位置的记录和调整。

根据本发明实施例，提供了一种单眼视界自适配调整方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图3是根据本发明实施例的单眼视界自适配调整方法的流程图，如图3所示，该方法包括如下步骤：

步骤S30，采用头戴式可视设备内新增的眼动跟踪装置获取待检测用户的单眼瞳距，其中，眼动跟踪装置在预设移动区域内进行可伸缩性移动；

步骤S32，根据单眼瞳距对头戴式可视设备内与单眼瞳距对应的光学元件和/或显示屏的显示画面进行自适配调整。

通过上述步骤，可以采用头戴式可视设备内新增的在预设移动区域内进行可伸缩性移动的眼动跟踪装置获取待检测用户的单眼瞳距的方式，通过获取到的单眼瞳距对头戴式可视设备内与单眼瞳距对应的光学元件和/或显示屏的显示画面进行自适配调整，达到了避免用户在无法得知与测量瞳距的情况下，因使用头戴式可视设备而出现恶心、头晕等不良反应的目的，从而实现了增强用户瞳距与头戴式可视设备适配的便捷性，降低操作复杂度，提升用户体验的技术效果，进而解决了相关技术中使用头戴式可视设备的用户瞳距与头戴式可视设备本身难以适配的技术问题。

可选地，在步骤S30中，采用眼动跟踪装置获取单眼瞳距可以包括以下执行步骤：

步骤S300，获取与待检测用户的近用瞳距对应的第一焦距以及与待检测用户的远用瞳距对应的第二焦距；

步骤S302，将预设移动区域等距离划分为多个移动单位，控制眼动跟踪装置在预设移动区域内进行移动，遍历多个移动单位，分别获取与第一焦距对应的第一组测量数据以及与第二焦距对应的第二组测量数据；

步骤S304，对第一组测量数据和第二组测量数据进行有效性检验，筛选出待计算的测量数据；

步骤S306，利用待计算的测量数据求取单眼瞳距。

图4是根据本发明优选实施例的获取用户视线数据过程的示意图。如图4所示，在瞳距测量的过程中，通过控制指令的作用，调整伸缩台的移动以及确定液体变焦透镜的焦距，收集并统计眼动追踪装置采集到的用户的视线数据，即用户双眼视线相对于眼动追踪装置的视角，最终求取单眼瞳距。

可选地，在步骤S300中，获取与近用瞳距对应的第一焦距以及与远用瞳距对应的第二焦距可以包括以下执行步骤：

步骤S3000，分别获取第一距离、第二距离和第三距离，其中，第一距离为显示屏与光学元件的中心位置之间的距离，第二距离为中心位置与单眼之间的距离，第三距离为视标与单眼之间的距离；

步骤S3001，当测量近用瞳距触发第三距离选取第一数值时，采用第一数值、第一距离的取值和第二距离的取值计算第一焦距；以及当测量远用瞳距触发第三距离选取第二数值时，采用第二数值、第一距离的取值和第二距离的取值计算第二焦距。

由于本发明实施例所提供的技术方案需要对用户的近用瞳距和远用瞳距分别进行测量，因此，需要对瞳距测量时用户所观察的视标进行远距离与近距离之间的切换。为了实现该目的，图5是根据本发明优选实施例的通过调整液体变焦透镜的焦距来调整视标位置的示意图。如图5所示，可以选用液体变焦透镜作为HMD设备中的主要光学元件，通过调整液体变焦透镜的焦距来调整视标的远近。焦距的调整受到控制芯片的控制，而焦距的具体计算公式为：

其中，d1为显示屏与光学元件中心之间的距离，d2为光学元件中心与用户眼睛之间的距离，d0为视标(即显示屏的影像通过光学元件成像后进入人眼的影像)与人眼之间的距离，再结合人体通常采用的近用、远用工作距离(即通常用来在测量人眼近用瞳距和远用瞳距时，人眼看到的视标与人眼之间的距离)，最终选取30cm和300cm作为变量d0的两个取值，从而我们可以得到光学元件焦距控制的两个数值：

其中，公式的量纲为厘米。因此，控制芯片对光学元件焦距的控制，便在f1与f2两个参数之间切换。

可选地，在步骤S302中，将预设移动区域等距离划分为多个移动单位，控制眼动跟踪装置在预设移动区域内进行移动，遍历多个移动单位，分别获取与第一组测量数据以及与第二组测量数据可以包括以下执行步骤：

步骤S3020，控制显示屏输出视标图像；

步骤S3021，将光学元件调整至第一焦距；

步骤S3022，控制眼动跟踪装置在当前位置上对单眼的视线数据进行测量；

步骤S3023，当测量次数达到阈值时，判断光学元件是否已经调整至第二焦距，如果否，则将光学元件调整至第二焦距，并在将测量次数清零后，返回至步骤S3022，如果是，则进入步骤S3024；当测量次数未达到阈值时，记录视线数据，控制眼动跟踪装置前行一个移动单位并将测量次数加1，返回至步骤S3022，其中，阈值是由初始位置和多个移动单位的数量确定的；

步骤S3024，当光学元件调整至第一焦距时，对每次测量得到的视线数据进行统计，得到第一组测量数据；以及，当光学元件调整至第二焦距时，对每次测量得到的视线数据进行统计，得到第二组测量数据。

可选地，在步骤S304中，对第一组测量数据和第二组测量数据进行有效性检验，筛选出待计算的测量数据可以包括以下执行步骤：

步骤S3040，采用预设校验方法依次判断第一组测量数据和第二组测量数据中的每个数据是否符合正态分布；

步骤S3041，从第一组测量数据和第二组测量数据中剔除不符合正态分布的无效数据，得到待计算的测量数据。

瞳距测量目标在于：对用户的左右双眼的近用单眼瞳距和远用单眼瞳距分别进行测量，图6是根据本发明优选实施例的瞳距测量过程的流程图。如图6所示，该流程可以包括以下处理步骤：

步骤S602，启动瞳距测量流程，显示屏输出视标图像；

步骤S604，光学元件(例如：镜片)调整至f1焦距；

步骤S606，启动眼动跟踪装置；

步骤S608，判断测量次数是否达到预设阈值(例如：10次)；如果是，则继续执行步骤S616；如果否，则继续执行步骤S610；

步骤S610，调整机械伸缩台位置；

步骤S612-步骤S614，分别测量并记录当前左、右双眼的视角；测量次数加1，返回至步骤S608；

在测量并记录当前左、右双眼的视角后，便可通过视角正切函数乘以眼动跟踪装置当前距离人眼的距离(即d5，图中未示出)便可得到人眼的瞳距。

步骤S616，判断镜片是否已经调整至f2焦距；如果是，则继续执行步骤S618；如果否，则继续执行步骤S624；

步骤S618，计算得到2*2*10组瞳距数据；

由于需要对近用瞳距和远用瞳距分别进行10次测量，并且需要测量左、右双眼的单眼瞳距，因此，总共需要计算得到2*2*10组瞳距数据，进而通过统计分析得到最符合用户真实瞳距的数值。

步骤S620，剔除无效数据，即根据统计学上较为常用的t校验(亦称student t检验)依次对每个数据判定其是否符合正态分布，如果不符合正太分布，则该数据被确定为无效数据；

步骤S622，将经过筛选得到的有效数据，通过几何平均(所有的有效数据相乘后再开方)计算方式统计输出左、右眼瞳距；

具体地，图7是根据本发明优选实施例的单眼瞳距计算过程的示意图。如图7所示，依附于机械伸缩台的眼动跟踪装置与用户双眼之间的初始距离为d3。眼动跟踪装置可以在A3区域内移动，由此可得，其与用户双眼之间的最短距离为d4。

由于需要对瞳距的测量通过10次测量结果进行统计得到，因此，需要将眼动跟踪装置能够移动的距离(d3-d4)进行9等分，每一等分在控制芯片中设定为机械伸缩台的最小移动单位，再加上眼动跟踪装置未开始移动前的位置，构成10个测量位置，从而得到10次测量结果。

每次眼动跟踪装置完成测量后，发送用户当前左、右眼相对于眼动跟踪装置的视角数据θL、θR至控制芯片。控制芯片在接收到测量数据并加以记录后，发送控制信号至机械伸缩台，使其朝人眼方向再移动一个最小移动单位。

对于眼动跟踪装置每次测量得到的视角数据θL、θR，用户的左、右眼瞳距分别为：

D_L＝tanθ_L*d₅

D_R＝tanθ_R*d₅

其中：

d₅＝d₄+Δd*n(n＝0,1,…,9)

Δd＝(d₃-d₄)/9

针对左、右眼的近用以及远用瞳距的2*2*10组数据，均采用上述方法计算得到单眼瞳距结果，即可得到4组结果，分别是：左眼近用瞳距、左眼远用瞳距、右眼近用瞳距以及右眼远用瞳距。

考虑到目前市场上眼动跟踪装置所采用的眼动跟踪技术仍缺乏稳定性，并且用户在测量瞳距的过程中不一定能够保持自律性，可能存在闭眼或者未集中注视视标的情况，因此，还需要对得到的4组数据进行简单地筛选：考虑到统计得到的数据量较小，使用t校验准则将无效数据进行剔除，再通过几何平均得到测量的瞳距结果。

步骤S624-步骤S626，确定镜片已经调整至f2焦距，测量次数归零清空。

需要说明的是，上述计算以及筛选统计过程均可以在控制芯片中完成。

可选地，在步骤S32中，根据单眼瞳距对光学元件进行自适配调整可以包括以下执行步骤：

步骤S320，获取第四距离，其中，第四距离为光学元件的中心位置与头戴式可视设备的中轴线之间的距离；

步骤S321，根据单眼瞳距与第四距离之间的差值对光学元件进行自适配调整。

以左镜片为例，机械装置记录着左镜片的中心位置与阻隔栏A6之间的距离d6。当控制芯片计算、统计筛选得到用户的左眼瞳距DL后，与d6进行差值计算，并将差值的处理结果传送至机械装置A9，其中，差值的绝对值用于确定机械装置的移动距离，差值的正负符号用于确定机械装置的移动方向，以最终达到镜片的自适配目的。

可选地，在步骤S32中，根据单眼瞳距对光学元件进行自适配调整还可以包括以下执行步骤：

步骤S322，获取待检测用户当前使用的应用程序的类型标识；

步骤S323，在单眼瞳距与第四距离进行差值计算时，根据类型标识确定选用近用瞳距或远用瞳距。

在进行上述适配操作之前，控制芯片会通过HMD设备获取到当前活跃程序的类型标识，从而决定与d6进行差值计算的DL值是远用瞳距还是近用瞳距。

当前活跃程序即为当前接收响应并被操作系统判定为是用户当前正在使用的应用程序，例如：当office word为当前活跃程序时，诸如ctrl+c和ctrl+v的快捷键操作便可响应到word应用程序中，而不会被复制或粘贴到ppt中，其原因在于：windows操作系统已经确定当前正在使用的应用程序是word而并非ppt。上述类型标识可以包括：VR设备中当前活跃程序会使用户使用近用瞳距，VR设备中当前活跃程序会使用户使用远用瞳距；类型标识的定义可以在HMD设备中完成，并预留标准接口供应用程序标识自身的类型，例如：电影播放、主界面操作等应用程序可以标识为使用近用瞳距，而有些场景恢弘的VR游戏则可以标识为使用远用瞳距。

可选地，在步骤S32中，根据单眼瞳距对显示画面进行自适配调整可以包括以下执行步骤：

步骤S324，获取第五距离，其中，第五距离为显示画面的中心位置与头戴式可视设备的中轴线之间的距离；

步骤S325，根据单眼瞳距与第五距离之间的差值对显示画面进行自适配调整。

由于目前基于VR开发的应用程序，特别是VR游戏，SDK默认的软件内置虚拟摄像头的间距为63.5mm，其未必符合所有用户的瞳距真实情况，因此对于显示的画面也需要进行适配。图8是根据本发明优选实施例的画面自适配过程示意图。如图8所示，以右眼为例，右显示屏内图像的中心距离d7与用户的右眼瞳距DR值不符，因此需要按照右显示屏内图像的中心距离d7与用户的右眼瞳距DR值之间的差值将右显示屏内的图像向左偏移，其中，d7值是在控制芯片中，通过当前右显示屏的初始像素点横坐标x0(即图像在逐行加载像素、进行显示时的初始位置，该初始位置的坐标为相对于显示屏的坐标值)、图像的默认宽度w1、显示屏宽w2以及显示屏距中线的固定距离d8计算得到：

而对于画面的调整适配，只需要将d7与DR的差值通过控制芯片处理后，发送控制信号至显示屏，使其改变初始像素点的坐标位置即可，重新扫描出来的图像便是适配该用户的图像效果，即：

x’₀＝x₀-d₇+D_R

可选地，在步骤S32中，根据单眼瞳距对显示画面进行自适配调整还可以包括以下执行步骤：

步骤S326，获取待检测用户当前使用的应用程序的类型标识；

步骤S327，在单眼瞳距与第五距离进行差值计算时，根据类型标识确定选用近用瞳距或远用瞳距。

同样地，在进行上述适配操作之前，控制芯片会通过HMD设备获取到当前活跃程序的类型标识并加以判断。

根据本发明实施例，提供了一种单眼视界自适配调整装置的实施例，该单眼视界自适配调整装置应用于上述控制芯片中。图9是根据本发明实施例的单眼视界自适配调整装置的结构框图，如图9所示，该装置包括：获取模块10，用于采用头戴式可视设备内新增的眼动跟踪装置获取待检测用户的单眼瞳距，其中，眼动跟踪装置在预设移动区域内进行可伸缩性移动；调整模块20，用于根据单眼瞳距对头戴式可视设备内与单眼瞳距对应的光学元件和/或显示屏的显示画面进行自适配调整。

可选地，图10是根据本发明优选实施例的单眼视界自适配调整装置的结构框图，如图10所示，获取模块10可以包括：第一获取单元100，用于获取与待检测用户的近用瞳距对应的第一焦距以及与待检测用户的远用瞳距对应的第二焦距；第二获取单元102，用于将预设移动区域等距离划分为多个移动单位，控制眼动跟踪装置在预设移动区域内进行移动，遍历多个移动单位，分别获取与第一焦距对应的第一组测量数据以及与第二焦距对应的第二组测量数据；校验单元104，用于对第一组测量数据和第二组测量数据进行有效性检验，筛选出待计算的测量数据；计算单元106，用于利用待计算的测量数据求取单眼瞳距。

可选地，第一获取单元100包括：获取子单元(图中未示出)，用于分别获取第一距离、第二距离和第三距离，其中，第一距离为显示屏与光学元件的中心位置之间的距离，第二距离为中心位置与单眼之间的距离，第三距离为视标与单眼之间的距离；计算子单元(图中未示出)，用于当测量近用瞳距触发第三距离选取第一数值时，采用第一数值、第一距离的取值和第二距离的取值计算第一焦距；以及当测量远用瞳距触发第三距离选取第二数值时，采用第二数值、第一距离的取值和第二距离的取值计算第二焦距。

可选地，第二获取单元102可以包括：控制子单元(图中未示出)，用于控制显示屏输出视标图像；调整子单元(图中未示出)，用于将光学元件调整至第一焦距；测量子单元(图中未示出)，用于控制眼动跟踪装置在当前位置上对单眼的视线数据进行测量；判断子单元(图中未示出)，用于当测量次数达到阈值时，判断光学元件是否已经调整至第二焦距，如果否，则将光学元件调整至第二焦距，并在将测量次数清零后，返回至测量子单元，如果是，则进入统计子单元；当测量次数未达到阈值时，记录视线数据，控制眼动跟踪装置前行一个移动单位并将测量次数加1，返回至测量子单元，其中，阈值是由初始位置和多个移动单位的数量确定的；统计子单元(图中未示出)，用于当光学元件调整至第一焦距时，对每次测量得到的视线数据进行统计，得到第一组测量数据；以及，当光学元件调整至第二焦距时，对每次测量得到的视线数据进行统计，得到第二组测量数据。

可选地，校验单元104可以包括：校验子单元(图中未示出)，用于采用预设校验方法依次判断第一组测量数据和第二组测量数据中的每个数据是否符合正态分布；处理子单元(图中未示出)，用于从第一组测量数据和第二组测量数据中剔除不符合正态分布的无效数据，得到待计算的测量数据。

可选地，如图10所示，调整模块20可以包括：第三获取单元200，用于获取第四距离，其中，第四距离为光学元件的中心位置与头戴式可视设备的中轴线之间的距离；第一调整单元202，用于根据单眼瞳距与第四距离之间的差值对光学元件进行自适配调整。

可选地，如图10所示，调整模块20还可以包括：第四获取单元204，用于获取待检测用户当前使用的应用程序的类型标识；第一确定单元206，用于在单眼瞳距与第四距离进行差值计算时，根据类型标识确定选用近用瞳距或远用瞳距。

可选地，如图10所示，调整模块20可以包括：第五获取单元208，用于获取第五距离，其中，第五距离为显示画面的中心位置与头戴式可视设备的中轴线之间的距离；第二调整单元210，用于根据单眼瞳距与第五距离之间的差值对显示画面进行自适配调整。

可选地，如图10所示，调整模块20还可以包括：第六获取单元212，用于获取待检测用户当前使用的应用程序的类型标识；第二确定单元214，用于在单眼瞳距与第五距离进行差值计算时，根据类型标识确定选用近用瞳距或远用瞳距。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。