本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種光學(xué)鏡片畸變擬合與檢測(cè)的方法及裝置。

背景技術(shù)：

在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，為了讓用戶在視覺(jué)上擁有真實(shí)的沉浸感，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備就要盡可能的覆蓋人眼的視覺(jué)范圍，因此就需要在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備裝一個(gè)特定的球面弧度鏡片，但是利用弧形鏡片將傳統(tǒng)的圖像投射到人的眼中時(shí)，圖像是扭曲的，人眼就沒(méi)有辦法獲得虛擬空間中的定位，即在虛擬現(xiàn)實(shí)中你的周邊都是扭曲的圖像。要解決這個(gè)問(wèn)題，就要先扭轉(zhuǎn)圖像，通過(guò)特定的算法生成畸變鏡片對(duì)應(yīng)的畸變圖像，然后這些畸變圖像在經(jīng)過(guò)畸變鏡片投射到人眼之后，就會(huì)變成正常的圖像，從而讓人感覺(jué)到真實(shí)的位置投射以及大視角范圍的覆蓋。當(dāng)前鏡片制造廠商會(huì)按照一定的畸變參數(shù)來(lái)制作鏡片，這些鏡片由虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的生產(chǎn)廠家將其裝配到虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔上。對(duì)于普通的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的使用者和軟件開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，由于沒(méi)有可以檢測(cè)鏡片畸變參數(shù)的工具，除了向鏡片制造廠商索要畸變參數(shù)以外無(wú)法直觀地獲取畸變參數(shù)，很大程度上影響了虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的開(kāi)發(fā)和使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備無(wú)法檢測(cè)鏡片畸變參數(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種光學(xué)鏡片畸變擬合與檢測(cè)的方法及裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種光學(xué)鏡片畸變擬合與檢測(cè)的方法，包括以下步驟：

S1：將待檢測(cè)鏡片安裝在固定結(jié)構(gòu)上，安裝完成后將所述固定結(jié)構(gòu)固定在底座上；

S2：移動(dòng)觀察單元到觀察點(diǎn)觀察檢測(cè)單元，在顯示屏中逐點(diǎn)顯示光點(diǎn)圖像，圖像單元對(duì)所述觀察單元觀察到的圖像進(jìn)行處理；

S3：當(dāng)所述圖像單元檢測(cè)到所述觀察單元觀察到的光點(diǎn)影像滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，所述圖像單元傳遞檢測(cè)信息至處理單元；

S4：所述處理單元接收到所述圖像單元傳遞的檢測(cè)信息后，記錄光點(diǎn)位置與所述觀察單元位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所述觀察單元移動(dòng)到下一個(gè)觀察點(diǎn)進(jìn)行觀察；

S5：所述處理單元根據(jù)記錄的多組光點(diǎn)位置與所述觀察單元位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系擬合數(shù)據(jù)庫(kù)中的畸變函數(shù)，并記錄擬合的結(jié)果。

優(yōu)選地，所述顯示屏發(fā)射的光線經(jīng)由所述待測(cè)試鏡片發(fā)生折射，所述觀察單元通過(guò)模擬人眼視角的角度觀察所述顯示屏發(fā)射的光線。

優(yōu)選地，進(jìn)一步包括以下步驟：

S6：當(dāng)數(shù)據(jù)擬合不成功時(shí)，所述處理單元以點(diǎn)函數(shù)的方式存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

優(yōu)選地，在所述觀察單元拍攝的圖像中心設(shè)置靶心，當(dāng)所述圖像單元檢測(cè)到所述觀察單元觀察到的光點(diǎn)影像在靶心內(nèi)時(shí)，所述圖像單元傳遞檢測(cè)信息至所述處理單元。

優(yōu)選地，所述顯示屏的中軸水平線以像素為單位從所述顯示屏的第一端向第二端逐點(diǎn)顯示光點(diǎn)。

提供一種光學(xué)鏡片畸變擬合與檢測(cè)的裝置，包括檢測(cè)單元、觀察單元、圖像單元和處理單元，所述檢測(cè)單元包括待檢測(cè)鏡片、固定結(jié)構(gòu)，所述圖像單元和所述觀察單元、所述處理單元分別電性連接。

優(yōu)選地，所述待檢測(cè)鏡片固定在所述固定結(jié)構(gòu)上，所述固定結(jié)構(gòu)上設(shè)置有鏡片安裝部，所述鏡片安裝部可以用來(lái)安裝所述待檢測(cè)鏡片，所述顯示屏與所述待檢測(cè)鏡片相對(duì)應(yīng)設(shè)置。

優(yōu)選地，其特征在于，所述觀察單元包括觀察目鏡、目鏡軌道和電機(jī)，所述觀察目鏡可以在所述電機(jī)的帶動(dòng)下沿所述目鏡軌道平動(dòng)，并且可以在所述電機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)變換觀察角度。

優(yōu)選地，其特征在于，所述觀察單元包括底座、移動(dòng)板、觀察目鏡、移動(dòng)板軌道、目鏡軌道和電機(jī)，所述觀察目鏡可以在所述電機(jī)的帶動(dòng)下沿所述目鏡軌道運(yùn)動(dòng)，所述目鏡軌道設(shè)置在所述移動(dòng)板上，所述移動(dòng)板可以帶動(dòng)所述觀察目鏡、所述電機(jī)和所述目鏡軌道一起沿所述移動(dòng)板軌道運(yùn)動(dòng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用觀察單元模擬人眼的觀察方式對(duì)顯示屏播放的圖像信息進(jìn)行觀察，建立了顯示屏上點(diǎn)的位置和觀察目鏡的觀察位置的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，利用該對(duì)應(yīng)關(guān)系擬合畸變函數(shù)，提供了一種檢測(cè)待檢測(cè)鏡片畸變函數(shù)的方法。觀察單元通過(guò)模擬人眼視角角度來(lái)觀察顯示屏發(fā)射的光線，有利于更好地模擬出人眼的觀察方法，其檢測(cè)的結(jié)果也更加接近人眼實(shí)際看到的圖像，提高了精確性和適應(yīng)性。利用逐點(diǎn)顯示的方法提供了一種建立函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系的方法，可以輕松求得觀察點(diǎn)對(duì)應(yīng)顯示屏位置的坐標(biāo)。通過(guò)在觀察單元所拍攝的圖像中設(shè)置靶心，可以增加檢測(cè)的準(zhǔn)確度和效率。利用檢測(cè)單元、觀察單元、圖像單元和處理單元的組合簡(jiǎn)單而有效地解決了光學(xué)畸變檢測(cè)的問(wèn)題。在固定結(jié)構(gòu)上設(shè)置鏡片安裝部可以方便更換待檢測(cè)鏡片，方便本發(fā)明的重復(fù)使用。通過(guò)目鏡電機(jī)帶動(dòng)觀察單元沿目鏡軌道運(yùn)動(dòng)，方便從多個(gè)角度和位置來(lái)進(jìn)行觀察，方便多個(gè)觀察點(diǎn)的設(shè)置。通過(guò)移動(dòng)板的設(shè)置可以方便帶動(dòng)觀察目鏡沿移動(dòng)板軌道運(yùn)動(dòng)，方便在檢測(cè)完一個(gè)位置后轉(zhuǎn)移到下一個(gè)待檢測(cè)位置。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1是本發(fā)明光學(xué)鏡片畸變擬合與檢測(cè)裝置的模塊示意圖；

圖2是檢測(cè)單元模塊示意圖；

圖3是本發(fā)明光學(xué)鏡片畸變擬合與檢測(cè)裝置第一實(shí)施例示意圖；

圖4是本發(fā)明光學(xué)鏡片畸變擬合與檢測(cè)裝置第二實(shí)施例示意圖。

具體實(shí)施方式

為了解決當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備無(wú)法檢測(cè)鏡片畸變參數(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種光學(xué)鏡片畸變擬合與檢測(cè)的方法及裝置。

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

請(qǐng)參閱圖1—圖2，本發(fā)明光學(xué)鏡片畸變擬合與檢測(cè)裝置包括檢測(cè)單元1、觀察單元2、圖像單元3和處理單元4。其中，檢測(cè)單元1包括待檢測(cè)鏡片12、固定結(jié)構(gòu)14，待檢測(cè)鏡片12可拆卸地固定在固定結(jié)構(gòu)14上。圖像單元3與觀察單元2電性連接，處理單元4與圖像單元3電性連接。觀察單元2通過(guò)拍攝圖像的方式對(duì)檢測(cè)單元1進(jìn)行觀察，觀察單元2可以拍攝檢測(cè)單元1的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至圖像單元3進(jìn)行處理，圖像單元3可以處理觀察單元2拍攝的圖像，并將處理結(jié)果傳輸?shù)教幚韱卧?進(jìn)行處理，處理單元4根據(jù)圖像單元3傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果擬合畸變函數(shù)。由于現(xiàn)在的光學(xué)鏡片絕大部分都采用軸對(duì)稱光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)于軸對(duì)稱光學(xué)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，測(cè)定其水平中軸線的畸變參數(shù)即可根據(jù)數(shù)學(xué)方法計(jì)算出整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的畸變參數(shù)，因此我們可以對(duì)其水平中軸線的畸變參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。處理單元4與檢測(cè)單元1電性連接，在使用過(guò)程中可以由處理單元4命令顯示屏16以像素為單位從顯示屏16的第一端向第二端逐點(diǎn)顯示光點(diǎn)，第一端和第二端相對(duì)，可以根據(jù)需要人為指定，一般情況下我們指定從觀察單元2向固定后的測(cè)試單元1的方向看，顯示屏16的左端為第一端，右端為第二端，當(dāng)圖像單元3檢測(cè)到顯示屏16的顯示信息經(jīng)過(guò)畸變后到達(dá)觀察單元2的標(biāo)定位置時(shí)，圖像單元3測(cè)傳遞信息至處理單元4，處理單元4存儲(chǔ)光點(diǎn)位置與觀察單元2位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系。觀察單元2運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)觀察位置進(jìn)行觀察，圖像單元3將該觀察點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系傳遞到處理單元4。經(jīng)過(guò)多組觀察，處理單元4根據(jù)多個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系擬合存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的畸變函數(shù)，若擬合不成功則以點(diǎn)函數(shù)的方式存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)關(guān)系。觀察單元2的標(biāo)定位置可以根據(jù)需要來(lái)指定，為了方便測(cè)量一般將標(biāo)定位置設(shè)置在觀察單元2的拍攝圖像的中心位置，并在該位置周圍設(shè)置一定寬度的靶心，當(dāng)光點(diǎn)影像落在靶心時(shí)可以認(rèn)為顯示屏16的顯示信息經(jīng)過(guò)畸變后到達(dá)觀察單元2的標(biāo)定位置。

圖3示出了作為示例的虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)畸變驗(yàn)證裝置的第一實(shí)施例，顯示屏16固定設(shè)置在固定結(jié)構(gòu)14內(nèi)，固定結(jié)構(gòu)14上設(shè)置有鏡片安裝部18，鏡片安裝部18可以用來(lái)安裝待檢測(cè)鏡片12。觀察單元2包括觀察目鏡23、目鏡軌道25、目鏡電機(jī)27，觀察目鏡23可以在目鏡電機(jī)27的帶動(dòng)下沿目鏡軌道25平動(dòng)，并且可以在目鏡電機(jī)27的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)變換觀察角度。在使用時(shí)，目鏡電機(jī)27可以平動(dòng)配合轉(zhuǎn)動(dòng)，使觀察目鏡23到達(dá)不同的觀察位置，模擬視線方向觀察顯示屏16發(fā)射的光線。

圖4示出了作為示例的虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)畸變驗(yàn)證裝置的第二實(shí)施例，在第二實(shí)施例中，固定結(jié)構(gòu)14上有兩個(gè)鏡片安裝部18，可以同時(shí)安裝左右兩塊待檢測(cè)鏡片12。顯示屏16固定設(shè)置在固定結(jié)構(gòu)14內(nèi)，顯示屏16可以為同時(shí)顯示左右眼圖像的一塊顯示面板，也可以是分別顯示左右眼圖像的兩塊顯示面板。觀察單元2包括移動(dòng)板22、觀察目鏡23、移動(dòng)板軌道24、目鏡軌道25和目鏡電機(jī)27，觀察目鏡23可以在目鏡電機(jī)27的帶動(dòng)下沿目鏡軌道25運(yùn)動(dòng)，變換觀察角度。目鏡軌道25設(shè)置在移動(dòng)板22上，移動(dòng)板22可以帶動(dòng)觀察目鏡23、目鏡電機(jī)27和目鏡軌道25一起沿移動(dòng)板軌道24運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)板22可以在左眼觀察點(diǎn)26和右眼觀察點(diǎn)28兩個(gè)觀察位置被固定。在使用時(shí)，目鏡電機(jī)27可以平動(dòng)配合轉(zhuǎn)動(dòng)，使觀察目鏡23到達(dá)不同的觀察位置，模擬視線方向觀察顯示屏16發(fā)射的光線。

在使用時(shí)，首先取下固定結(jié)構(gòu)14，在鏡片安裝部18處安裝待檢測(cè)鏡片12，然后將固定結(jié)構(gòu)14安裝在底座21上。復(fù)位電機(jī)27，使電機(jī)27到達(dá)目鏡軌道25的一端的初始位置。此時(shí)，檢測(cè)前準(zhǔn)備工作完成。當(dāng)處理單元4接收到開(kāi)始檢測(cè)的命令后，電機(jī)27帶動(dòng)觀察目鏡23到達(dá)第一個(gè)觀察點(diǎn)，同時(shí)，處理單元4命令顯示屏16的中軸水平線以像素為單位從顯示屏16的第一端向第二端逐點(diǎn)顯示光點(diǎn)，當(dāng)圖像單元3檢測(cè)到顯示屏16的顯示信息經(jīng)過(guò)畸變后到達(dá)觀察單元2的標(biāo)定位置時(shí)，圖像單元3傳遞信息至處理單元4，處理單元4記錄此時(shí)觀察單元2的位置顯示屏16中光點(diǎn)的位置，形成對(duì)應(yīng)關(guān)系，并存儲(chǔ)該對(duì)應(yīng)關(guān)系。然后觀察單元2運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)觀察點(diǎn)，重復(fù)上述檢測(cè)過(guò)程。觀察點(diǎn)數(shù)量設(shè)置得越多，待檢測(cè)鏡片12測(cè)量結(jié)果就越精細(xì)，就更加有利于數(shù)據(jù)擬合。在所有觀察點(diǎn)的檢測(cè)完成后，處理單元4匯總所有對(duì)應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān)系擬合數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的畸變函數(shù)。當(dāng)處理單元4成功擬合其中一個(gè)到幾個(gè)畸變函數(shù)后，處理單元4記錄并存儲(chǔ)該擬合結(jié)果；當(dāng)處理單元4無(wú)法根據(jù)測(cè)得的對(duì)應(yīng)關(guān)系擬合數(shù)據(jù)庫(kù)中的畸變函數(shù)時(shí)，處理單元4將對(duì)應(yīng)關(guān)系以點(diǎn)函數(shù)的方式存儲(chǔ)下來(lái)。上述擬合方法是對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)中軸水平線的畸變擬合，適用于軸對(duì)稱光學(xué)系統(tǒng)。當(dāng)中軸水平線的畸變擬合結(jié)果確定后，對(duì)于軸對(duì)稱光學(xué)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算可以很容易得出觀察到的圖像中每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的顯示屏16的位置。此技術(shù)為目前常用的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用觀察單元2模擬人眼的觀察方式對(duì)顯示屏16播放的圖像信息進(jìn)行觀察，建立了顯示屏16上點(diǎn)的位置和觀察目鏡23的觀察位置的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，利用該對(duì)應(yīng)關(guān)系擬合畸變函數(shù)，提供了一種檢測(cè)待檢測(cè)鏡片12畸變函數(shù)的方法。觀察單元2通過(guò)模擬人眼視角角度來(lái)觀察顯示屏16發(fā)射的光線，有利于更好地模擬出人眼的觀察方法，其檢測(cè)的結(jié)果也更加接近人眼實(shí)際看到的圖像，提高了精確性和適應(yīng)性。利用逐點(diǎn)顯示的方法提供了一種建立函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系的方法，可以輕松求得觀察點(diǎn)對(duì)應(yīng)顯示屏16位置的坐標(biāo)。通過(guò)在觀察單元2所拍攝的圖像中設(shè)置靶心，可以增加檢測(cè)的準(zhǔn)確度和效率。利用檢測(cè)單元1、觀察單元2、圖像單元3和處理單元4的組合簡(jiǎn)單而有效地解決了光學(xué)畸變檢測(cè)的問(wèn)題。在固定結(jié)構(gòu)上設(shè)置鏡片安裝部可以方便更換待檢測(cè)鏡片，方便本發(fā)明的重復(fù)使用。通過(guò)目鏡電機(jī)27帶動(dòng)觀察單元2沿目鏡軌道25運(yùn)動(dòng)，方便從多個(gè)角度和位置來(lái)進(jìn)行觀察，方便多個(gè)觀察點(diǎn)的設(shè)置。通過(guò)移動(dòng)板22的設(shè)置可以方便帶動(dòng)觀察目鏡23沿移動(dòng)板軌道24運(yùn)動(dòng)，方便在檢測(cè)完一個(gè)位置后轉(zhuǎn)移到下一個(gè)待檢測(cè)位置。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。