[发明专利]用于近眼显示器的压缩方法和系统

说明书

公开了用于近眼显示器系统的图像压缩方法，其降低了输入带宽和系统处理资源。目标在于匹配人类视觉系统角度、颜色和深度锐度的高阶基调制、动态色域、光场深度采样和图像数据字长截断和量化，外加使用压缩的输入显示器，在适合于移动应用的近眼显示器系统中以显著降低的输入接口带宽和处理资源实现了高保真视觉体验。

背景技术

1. 发明领域

本发明一般涉及用于成像系统的压缩方法，更特别地，涉及用于头戴式或近眼显示器系统（其在本文中统称为近眼显示器系统）的图像和数据压缩方法。

2. 现有技术

近眼显示器设备最近已经获得广泛的公众关注。近眼显示器设备并非是新出现的，而是许多原型和商业产品可以追溯到1960年代，但是网络计算、嵌入式计算、显示技术和光学设计的最新进展已经重新引起了对这种设备的兴趣。近眼显示器系统通常与处理器（嵌入式或外部）、用于数据采集的跟踪传感器、显示设备和必要的光学器件耦合。处理器通常负责处置从传感器采集的数据，并且生成要在用户的一只或两只眼睛的视场中显示为虚拟图像的数据。此数据可以从简单的警告消息或2D信息图表到复杂的浮动动画3D对象的范围。

最近两类近眼显示器已获得了大量的关注；即，近眼增强现实（AR）和虚拟现实（VR）显示器，其作为将向观看者呈现“逼真”视觉体验的下一代显示器。此外，近眼AR显示器被视为向移动观看者呈现高分辨率3D内容的最终手段，所述内容将被融合到观看者的周围现实场景中以扩展观看者对在进行的（on the go）的信息的访问。AR显示器的主要目的是超越当前移动显示器的观看限制，并且提供不受移动设备的物理限制的观看范围，同时不降低用户的移动性。另一方面，近眼VR显示器被设想向观看者呈现使观看者沉浸在所观看的内容中的360° 3D电影观看体验。AR和VR显示技术两者都被视为移动电话和个人计算机演替之后的“下一代计算平台”，其将扩展移动用户的信息访问的增长以及提供它的信息市场和业务的增长。本文中AR/VR显示器将经常被称为“近眼”显示器以强调这样的事实：本发明的方法通常应用于近眼显示器但并不限于AR/VR显示器本身。

现有近眼AR和VR显示器的主要缺点包括：由低刷新率显示技术引起的晕动病（motion sickness）；由聚散度调节冲突（VAC）引起的眼疲劳和恶心；以及取得合理宽的视场（FOV）中的眼睛有限分辨率。解决这些缺点的现有尝试包括：使用具有更高刷新率的显示器；使用具有更多像素（更高分辨率）的显示器；或者利用多个显示器或图像平面。所有这些尝试之中的共同主题是需要更高的输入数据带宽。要应付更高的数据带宽而不对于近眼显示器系统增加庞大、复杂度和过大的功率消耗要求新的压缩方法。压缩的使用是处理大量数据的通常解决方案，但是近眼显示器的要求是独特的并且超越了由常规视频压缩算法可实现的内容。用于近眼显示器的视频压缩必须在极低功率消耗和低等待时间的附加要求的情况下实现比由现有压缩方案所提供的压缩比更高的压缩比。

近眼显示器的高压缩比、低等待时间和低功率消耗约束要求数据压缩的新方法，诸如压缩的捕获和显示以及利用人类视觉系统（HVS）能力的数据压缩方案。因此，本发明的目的在于引入克服现有技术的限制和弱点的、用于近眼压缩的方法，从而使得以下内容是可行的：创建能够满足紧凑性和功率消耗中的严格移动设备设计要求并且向此类设备的用户提供宽角度范围上的2D或3D内容的增强视觉体验的近眼显示器。本发明的附加目的和优点将从参考附图而进行的其优选实施例的以下详细描述中变得显而易见。