[发明专利]闭塞直接视图增强现实系统、计算设备及方法

说明书

描述了用于闭塞直接视图增强现实系统的图像补偿。在一个或多个实施例中，增强现实装置包括发射显示层，用于向用户的眼睛呈现发射图形；和衰减显示层，用于在发射显示层和真实世界场景之间呈现衰减图形以阻挡来自发射图形的真实世界场景的光。亮区补偿模块基于观看者的眼睛的属性(诸如瞳孔的大小)来扩张衰减图形，以产生阻挡附加的光的扩展衰减图形以补偿非预期亮区。暗区补偿模块掩盖具有发射显示层中的复制图形的非预期暗区，该复制图形再现非预期暗区中的真实世界场景的外观。相机提供用于生成复制图形的光数据。

技术领域

本公开的实施例涉及闭塞直接视图增强现实系统的图像补偿。

背景技术

增强现实对于提供与人的当前环境相关的信息而言是很有希望的。利用增强现实，将视觉图像添加到人当前正在观看的环境的场景中。视觉图像是由计算机生成并且被添加到真实世界场景的合成图形图像(以下还被称为“合成图形”)。例如，合成图形可以被覆盖或叠加在真实世界场景的前面。合成图形还可以被插入到真实世界场景中，使得合成图形的所插入的视觉图像看起来在视场中的某一深度处部分地在真实世界对象后面。通过精细编排插入合成图形，合成图形可以看起来与真实世界场景集成在一起，这可以提供增加的真实性或者使得注释不会阻挡重要的视觉方面，但仍清楚地指示什么可见对象正在被注释。

合成图形可以是有帮助的、幽默的、娱乐的等等。例如，增强现实系统可以在街道上或走廊下方显示方向箭头和文本说明，以帮助人导航到所请求的目的地。在另一示例中，汽车零件的推荐公差或详细的安装说明被显示以帮助汽车修理工。在又一示例中，增强现实系统可以将所计划的结构重建结果或新家具的引入投影到建筑物的内部的真实世界视图中。合成图形可以进一步用于娱乐，诸如，显示有趣的评论或最近的社交媒体通信，例如，在朋友和同事的头上。在另一示例中，电子“伙伴”可以被引入到儿童的周围空间中以充当玩伴、导师或指导者。因此，增强现实有可能通过使得合成图形能够添加到真实世界场景中来积极影响许多生活领域。

增强现实系统可以以多种方式配置。例如，增强现实系统可以被配置为设置在用户眼睛前面的眼镜、覆盖眼睛的护目镜、另一类型的头戴式显示器、显示屏、视频投影仪、或它们的某种组合。这些系统还包括结合真实世界场景生成用于视觉呈现的合成图形的功能性。

增强现实系统通常被构建为两种主要类型中的一种：支持直接视图的透视系统、或支持间接视图的相机介导系统。对于前一类型的系统，人通过呈现合成图形的显示屏来观看，并且还可以直接观看设置在显示屏后面的真实世界场景。对于后一类型的系统，人查看显示屏以看到如在显示屏上共同呈现的合成图形和真实世界场景两者。对于两种类型的增强现实系统，建立一些途径以将合成图形与真实世界场景合成以创建合成视图。遗憾的是，若干种技术障碍妨碍了用直接观察途径或相机介导途径来实现增强现实的全部潜能。

对于相机介导增强现实系统，人的视野通常被约束到呈现通过使用相机捕获的世界的单层显示屏，但是显示屏从观看显示屏的人的眼睛的视角看对真实世界物理上是不透明的。换句话说，人的视野是间接的，因为人不接收源自真实世界的光。相反，具有图像传感器的相机暴露于真实世界场景，并且一个或两个小型显示屏通过管道传输来自相机的图像传感器的数据来显示真实世界场景。相机介导增强现实系统类似于通过现代摄像机的取景器观察，其中液晶显示(LCD)屏幕呈现了当照明或聚焦指示在正在被记录的场景上叠加时，摄像机的图像传感器当前“看到”的视图。

因此，因为真实世界场景和合成图形的组合以电子方式执行，然后一起显示在单层显示屏上，所以相机介导增强现实系统允许精确合成。遗憾的是，由于相机的分辨率和延迟约束、图像处理部件以及显示屏本身的限制，所以相机介导系统降低了人对真实世界环境的视野。如果系统经历电源故障，则相机介导增强现实系统也变得黑暗并且完全不透明。