[发明专利]穿透型头部穿戴式显示系统与互动操作方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种头部穿戴式显示系统与操作方法，且特别是有关于一种穿透型头部穿戴式显示系统与互动操作方法。

背景技术

穿戴式互动装置是目前国际大厂继智能手机之后，非常积极布局的一块前瞻领域，而头部穿戴式显示器(head mounted display，HMD)则为此领域中最重要的关键装置之一。头部穿戴式显示器一般可分为沉浸型与穿透型，沉浸型的头部穿戴式显示器无法让使用者直接看到外面的环境，需靠外在的摄影机将周遭图像拍下来传到显示器内；穿透型的头部穿戴式显示器则可让使用者同时看到实体外在环境和虚拟图像。

以穿透型头部穿戴式显示器为主的扩增实境(augmented reality)互动系统虽然有较高的真实感，但是对虚实合成的要求也相对高很多，一些常见问题如眼睛位置校正、虚实图像交互干扰、虚实图像遮蔽错乱等，使得穿透型头部穿戴式显示器的扩增实境的使用面临许多困难且复杂的问题，因此在应用上反而不如沉浸型的头部穿戴式显示器来的广泛。

发明内容

本发明提供一种穿透型头部穿戴式显示系统与互动操作方法，可有效解决虚实图像交互干扰以及虚实图像遮蔽错乱的问题，同时在操作上更符合一般人操作平板电脑的习惯，因此使用者没有学习与适应上的障碍。

本发明一实施例提出一种穿透型头部穿戴式显示系统，穿戴于一使用者上。该穿透型头部穿戴式显示系统包括：一摄影装置、一显示装置以及一处理器。摄影装置用于连续拍摄一空间以产生多个图像帧。处理器，对于每一图像帧，进行一互动操作。该互动操作包括：对该图像帧进行一图像分析，以获得该空间中的一标志的一定位信息以及于该空间中该使用者所使用的一输入装置的一输入装置三维信息。根据该定位信息，确认该显示装置所欲显示一画面的一画面尺寸与一画面位置以及该画面的一虚拟图像的一虚拟图像位置。根据该输入装置三维信息以及该使用者的一眼睛位置，进行一图像遮蔽处理，以计算出该画面中相对应该输入装置的一遮蔽区块，并于显示该画面时，对该遮蔽区块内的部分该画面进行一图像处理。根据该定位信息以及该输入装置三维信息，确认该输入装置是否触碰该虚拟图像。当确认该输入装置触碰该虚拟图像时，根据该输入装置触碰该虚拟图像的一接触位置，执行该接触位置所对应该画面上的一特定位置所代表的一事件。

本发明又一实施例提出一种互动操作方法，适用于一穿透型头部穿戴式显示系统，其中该穿透型头部穿戴式显示系统穿戴于一使用者上，并且具有一摄影装置以及一显示装置，该摄影装置连续拍摄一空间以产生多个图像帧，对于每一图像帧。该互动操作方法包括：进行一图像分析，以获得该空间中的一标志的一定位信息以及于该空间中该使用者所使用的一输入装置的一输入装置三维信息。根据该定位信息，确认该显示装置所欲显示一画面的一画面尺寸与一画面位置以及该画面的一虚拟图像的一虚拟图像位置。根据该输入装置三维信息以及该使用者的一眼睛位置，进行一图像遮蔽处理，以计算出该画面中相对应该输入装置的一遮蔽区块，并于显示该画面时，对该遮蔽区块内的部分该画面进行一图像处理。根据该定位信息以及该输入装置三维信息，确认该输入装置是否触碰该虚拟图像。当确认该输入装置触碰该虚拟图像时，根据该输入装置触碰该虚拟图像的一接触位置，执行该接触位置所对应该画面上的一特定位置所代表的一事件。

基于上述，本发明一实施例的穿透型头部穿戴式显示系统包含显示装置、可估测深度的摄影装置以及处理器。显示装置所显示的画面的虚拟图像，位于标志所定义的空间平面上，因此由使用者的观看观点而言，标志所定义的空间平面就像是一台平板电脑，但其可进一步显示立体图像。而可估测深度的摄影装置则侦测标志所定义的空间平面与输入装置的输入点的三维位置关系，并依此确认输入装置的输入点是否触碰空间平面，并进行遮蔽处理，达到互动操作的功能。所以本发明实施例的穿透型头部穿戴式显示系统与互动操作方法可大幅简化环境与背景干扰所产生的虚实图像交互干扰以及虚实图像遮蔽错乱的问题，提升互动操作的精确度与稳定度。再者，标志所定义的空间平面与现有的平板电脑极为类似，让使用者在操控上有触碰的感觉，且操作方式与目前使用者的经验相符，因此使用者没有学习与适应上的障碍。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的一种穿透型头部穿戴式显示系统的元件结构示意简图。

图2是根据本发明一实施例的一种穿透型头部穿戴式显示系统立体示意图。

图3是根据本发明一实施例的一种穿透型头部穿戴式显示系统的示意图。