[发明专利]一种虚拟现实设备及虚拟现实图像生成方法

权利要求书

1.一种虚拟现实设备，包括摄像机、处理单元和显示屏，其特征在于：摄像机与处理单元相连接，用于实时获取用户四周的现实场，显示屏与处理单元相连接，用于输出由处理单元生成的虚拟现实图像，虚拟现实图像由处理单元结合所述多个摄像机获取的现实场景图像生成。

2.根据权利要求1所述的一种虚拟现实设备，其特征在于：所述的显示屏输出由处理单元生成、传送过来的虚拟现实图像。

3.根据权利要求1所述的一种虚拟现实设备，其特征在于：所述的虚拟现实设备还包括与处理单元连接的存储器。

4.一种虚拟现实图像生成方法，其特征在于：将场景总的感知深度压缩在适宜区范围，同时希望在屏幕附近的物体尽可能减少感知变形，而在较远的物体产生较大的感知变形；计算沿深度方向的缩放，以投影面作为变形的固定位置，将处于投影平面两侧的模型沿相机坐标系Z轴向投影平面挤压，顶点移动距离随深度增加而增加，在中间相机坐标系内，假设相机到投影平面的距离为F，任意某顶点的坐标为P(x，y，z) ，经过缩放变形后的坐标为P'( x'，y'，z ') ，对模型的的z坐标执行以下非线性变换：

（1）

假设处于相机远裁剪面上的顶点( z坐标为-f ) 被挤压到坐标为-f '处，处于近裁剪面上的顶点( z坐标为-n) 被挤压到-n'． 将他们带入上式，可求得a，b的值，得到最后的变换公式：

（2）

其中：A = F-f’，B = F-n'，C = F-f，D = F-n,f'和n'可根据一定观看条件下的观看适宜区来确定；

经过上式的缩放变形后，物体由于被移向投影面而使视差减小，从而减少了立体图像的感知深度；在进行深度缩放的同时，在X、Y两个方向上也对模型进行缩放变形，以消除因物体被拉向投影面而造成的投影尺寸的改变，在中间相机坐标系内，当任意点P(x，y，z)被平移到点P'(x'，y'，z ') ，要保证物体投影后的尺寸不发生改变，只需使P'在投影平面上的投影点和P相同，所以我们可对该点在XY 方向上施加如下变换：

（3）

这两个式子分别是X、Y方向上的斜切变换，该斜切变形是以相机作为透视参考点，以相机坐标系的Z轴为基准线，物体向Z轴弯曲，由于z'的变换是非线性变换，所以斜切变形也是非线性的。