[发明专利]一种头部姿态补偿方法及装置

说明书

本发明涉及一种头部姿态补偿方法，根据已渲染至少两个图像帧的显示时间预测待显示图像帧的渲染完成时间t1；根据t1计算待显示图像帧开始显示时间t2；根据t2计算第一时间，预测第一时间头部姿态Q，根据头部姿态Q渲染待显示图像帧；根据已完成的任一显示周期的开始时间a计算待显示周期的开始时间t；根据t和显示周期T计算第二时间，获取第二时间头部姿态Q’，根据Q和Q’计算头部姿态补偿矩阵；根据姿态补偿矩阵对待显示图像帧做姿态补偿计算，根据姿态补偿后的顶点坐标与待显示图像帧的顶点坐标计算校正系数；根据校正系数计算头部姿态补偿后的显示图像帧。对待显示图像帧的头部姿态进行精确补偿，降低使用VR系统时遇到的拖影现象和眩晕感。

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及一种头部姿态补偿方法及装置。

背景技术

虚拟现实技术通过计算机实时生成携带最新头部姿态信息的待显示图像帧，然后显示在显示屏上(显示图像帧)，最后显示图像帧通过VR光学系统投射到人眼，给用户一种身临其境的沉浸体验。待显示图像帧和显示图像帧之间由于延时latency的存在，会引入感知头部姿态误差，另外常见的VR光学系统是单透镜光学系统，还会引入很大的畸变和色差。因此在虚拟现实技术中，存在一种异步时间扭曲技术(Asynchronous Time Warptechnology,ATW),ATW技术能够在硬件扫描待显示图像帧之前，对图像施加头部姿态补偿以形成一幅新的待显示图像帧，新的待显示图像帧所携带的头部姿态通常将更加接近真实头部姿态，给予用户更好的虚拟现实体验。另外针对单镜片VR光学系统的光学畸变和色差，在对图像施加姿态补偿的同时，通常还会施加畸变色差补偿，让用户实际观看到的图像无畸变无色差。

现有技术的异步时间扭曲和畸变色差补偿采用GPU实现，需要GPU支持高优先任务抢占，任务抢占影响GPU吞吐率，提高了对GPU整体性能需求；同时，需要利用GPU将EyeBuffer渲染到Frame Buffer上，再由显示硬件扫描到显示器上，增加一次GPU的额外读写操作；畸变色差补偿和头部姿态补偿分阶段完成，增加了VR系统的显示延时。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种头部姿态补偿方法，克服由于VR系统延时、VR系统丢帧、头部姿态预测算法引入的预测误差、行扫描硬件延时等因素所带来的感知头部姿态误差的缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种头部姿态补偿方法，包括：步骤1：根据已渲染的至少两个图像帧的显示时间和待显示图像帧准备开始渲染时间t0，预测待显示图像帧的渲染完成时间t1；步骤2：根据所述预测的待显示图像帧的渲染完成时间t1计算待显示图像帧的开始显示时间t2，所述待显示图像帧的开始显示时间t2加显示周期T为所述待显示图像帧的结束显示时间t3；步骤3：根据所述待显示图像帧的开始显示时间t2和结束显示时间t3计算第一时间，预测所述第一时间的头部姿态Q，根据所述第一时间的头部姿态Q渲染所述待显示图像帧；步骤4：获取所述待显示图像帧和所述第一时间的头部姿态Q，根据待显示图像帧完成渲染的时间或所述待显示图像帧完成渲染之后的任一时间c和已完成的任一显示周期的开始时间a计算待显示周期的开始时间t；步骤5：根据所述待显示周期的开始时间t和所述显示周期T计算第二时间，获取所述第二时间的头部姿态Q’，根据所述第一时间的头部姿态Q和所述第二时间点的头部姿态Q’计算头部姿态补偿矩阵；步骤6：将所述待显示图像帧切分为M行、N列的网格块，根据所述姿态补偿矩阵对所述待显示图像帧的M行、N列的网格块做姿态补偿计算，根据所述姿态补偿后的网格块的顶点坐标与所述待显示图像帧的网格块的顶点坐标计算校正系数；步骤7：根据所述待显示图像帧和所述校正系数计算头部姿态补偿后的显示图像帧。

步骤1根据已渲染的至少两个图像帧的显示时间和待显示图像帧准备开始渲染时间t0预测待显示图像帧的渲染完成时间t1具体计算方法为：所述已渲染的至少两个图像帧的显示开始时间与显示完成时间的差值的均值，再与所述待显示图像帧准备开始渲染时间t0之和。