[发明专利]一种测量和校正虚拟现实显示器畸变的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及投影光学系统领域，具体涉及一种测量和校正虚拟显示显示器畸变的装置和方法。

背景技术

虚拟现实显示器不同于一般的投影机，是一种可以将文字、图像等信息由光学系统直接投影在人眼成像的设备，投射的文字和图像调整在无穷远平面上，比如平视显示器（HUD）和头盔显示器（HMD），能够将外界的景象与显示器的资料融合在一起，使人们不需要低头就能够方便、舒适地看到他需要的重要资讯。

虚拟现实显示器最初应用于军用飞机，目前涉及的应用范围广泛，具备智能操作系统的虚拟现实显示器（HWD）开始商业化，比如谷歌眼镜；许多民用航空飞机上已经配备了平视显示器（HUD），同时，装配在汽车、火车或者地铁列车上可以更加方便地给驾驶员提供路况、导航等信息，避免注意力中断以及丧失对状态意识的掌握，提高驾驶的安全性。

但是，为了能使显示的信息不丢失，同时还要使观察者得到舒适的观感，在设计虚拟现实显示器的光学系统时必须满足高清晰度和大视场的要求，这会使得投影图像发生畸变，清晰度越高，视场越大，图像的畸变也越大，尤其是在边缘视场。一般的光学系统往往采用同轴的设计，此时图像的畸变是关于中心对称的，但是在一些特殊的装配环境下，虚拟现实显示器的光学系统必须采用离轴设计的形式，这会使得投影图像发生非常大的畸变，且畸变是不对称的。投影图像的畸变不仅会影响观察的舒适感，甚至会造成观察者对重要信息的误判，导致不必要的损失。因此，如何消除虚拟现实显示器投影图像的畸变是亟待解决的。

发明内容

本发明提供了一种测量和校正虚拟现实显示器畸变的方法和装置，在虚拟现实显示器像源上对图像做预先的畸变处理，来抵消光学系统所带来的畸变，达到校正投影图像畸变的目的。

一种测量和校正虚拟现实显示器畸变的方法，包括以下步骤：

1）设定带有网格的分划板，将该分划板置于光学系统的物面，并经过光学系统对分划板成像得到畸变网格像，所述畸变网格像上具有畸变网格；

2）根据网格顶点坐标与畸变网格顶点坐标之间的对应关系，计算得到每个网格的畸变系数；

3）在所述畸变网格像上划出无畸变的网格A，根据光路可逆原理，光学系统的物面上具有与网格A相对应的畸变网格A′，然后利用畸变系数与网格A的顶点坐标，计算出畸变网格A′的顶点坐标，并将畸变网格A′的顶点坐标生成坐标查找表；

4）利用坐标查找表将待投影图像转换为预畸变图像，并输入像源，并对像源所显示的预畸变图像成像，得到成像图像，对比成像图像与所述的预畸变图像，调整像源，完成对像源的校正；

5）将校正后的像源置于光学系统的物面，并向像源输入预畸变图像，经光学系统出射为无畸变的图像，完成对虚拟现实显示器的校正。

在步骤2）中，设网格的四个顶点坐标为(x₀,y₀)，(x₁,y₁)，(x₂,y₂)和(x₃,y₃)，畸变网格的四个顶点坐标为(u₀,v₀)，(u₁,v₁)，(u₂,v₂)和(u₃,v₃)，建立顶点坐标(x,y)与(u,v)之间的对应关系式：

X=fu(U,V)Y=fv(U,V)]]>