[发明专利]用于头戴式显示器的预测跟踪的方法、装置及存储介质

说明书

公开了一种用于头戴式显示器的预测跟踪的方法、装置及存储介质。该方法包括：从监测头戴式显示器的传感器获得角速度测量值；基于角速度测量值和平滑阶梯函数确定时间预测区间，其中，随着所确定的时间预测区间接近零或最大的延迟区间，所确定的时间预测区间的增长率接近零；使用在整个时间预测区间推断的平滑后的角速度测量值预测用于头戴式显示器的三维方位以创建在经过等于所述时间预测区间的时间后头戴式显示器的预测的方位；以及生成用于在头戴式显示器上呈现的对应于头戴式显示器的预测的方位的渲染图像。解决了现有技术中预测不够精确的问题，具有提高预测精度的效果。

本申请是国际申请号为PCT/US2014/040086、申请日为2014年05月29日、发明名称为“用于头戴式显示器的基于预测跟踪的感知”的PCT申请的中国国家阶段申请的分案申请，该中国国家阶段申请的进入中国国家阶段日期为2015年11月30日、申请号为201480031265.6。

技术领域

本公开涉及用于头戴式显示器的预测运动跟踪。

背景技术

头戴式显示器已被长期用在虚拟现实和增强现实系统中。通常，虚拟现实系统完全包裹佩戴者的眼睛，并且用“虚拟”现实替代现实。这些虚拟现实环境可能是刻意原始的，或由于缺乏虚拟现实系统的能力而变得原始的。然而，虚拟现实环境也可以是详细的、交互式的、并且十分复杂的，涉及虚拟的人、对话、以及体验。虚拟环境的最明显范例可能是涉及与游戏世界交互的玩家角色的视频游戏。然而，虚拟环境不必是游戏，并且可能反而是教育体验、小组活动(诸如历史遗迹之旅)、或仅仅以朋友的化身代表坐在虚拟空间中并进行谈话。

相反地，增强现实系统通常提供覆盖半透明或透明的屏幕或佩戴者眼睛前方的屏幕，以便使用其他的信息、图示、或补充数据“增强”现实。例如，增强现实可向观看者重叠关于现实的“虚拟”人、商品、汽车、房间、空间、标志、以及其他数据。简单的增强现实系统可仅仅提供与观看的场景或区域有关的信息(例如，温度、佩戴者即将到来的约会、运动速度、GPS位置等)。更复杂的增强现实系统可在场景上重叠“虚拟”有形对象(诸如墙壁、工艺品、个体、以及相似元件)。这些可实时更新，使得呈现在增强现实显示器中的图像对于佩戴者看起来是存在于地点内的。

在任一个系统中，为了对用户运动作出反应并且更新存在的图像，可跟踪这种耳机的佩戴者的运动。这种跟踪利用生成关于耳机的位置、运动、以及方位的数据的传感器(诸如陀螺仪、加速计、磁力仪、以及，在某些情况下，照相机、或颜色传感器)。该跟踪数据可用于生成诸如角速度、线加速度、以及重力数据的信息，该信息可响应于佩戴者运动反过来用于调整耳机的显示器。

在过去，预测运动已被结合到虚拟现实和增强现实的耳机中。然而，用于以上识别到的传感器的采样率通常相对于人类视觉的灵敏度来说是十分长的(大约数十毫秒)。因为样本之间的时间长，所以这些预测通常导致所谓的“过冲(overshoot)”，其中，预测过冲实际的头部位置和方位，或必须严重地进行平滑以避免由于仅仅没有预测运动传递(movement delivers)更好的结果而导致预测不够精确的其他问题。

发明内容

本发明提供了一种用于头戴式显示器的预测跟踪的方法，包括：从监测头戴式显示器的传感器获得角速度测量值；基于所述角速度测量值和平滑阶梯函数确定时间预测区间，其中，随着所确定的所述时间预测区间接近零或最大的延迟区间，所确定的所述时间预测区间的增长率接近零；使用在整个所述时间预测区间推断的平滑后的所述角速度测量值预测用于所述头戴式显示器的三维方位以创建在经过等于所述时间预测区间的时间后所述头戴式显示器的预测的方位；以及生成用于在所述头戴式显示器上呈现的对应于所述头戴式显示器的所述预测的方位的渲染图像。

其中，所述平滑阶梯函数由函数smoothstep(t)＝3t²-2t³来描述，其中，t是缩放的未被平滑的预测区间，使得t＝1对应于所述延迟区间，并且所述smoothstep(t)是所确定的预测区间。