[发明专利]一种近眼显示系统的图像畸变矫正方法

说明书

本发明公开一种近眼显示系统的图像畸变矫正方法，包括数字像源、光学系统、标准镜头、图像传感器和控制器，包括以下步骤：步骤一：系统上电自检，控制器控制各元件处于复位初始状态，检测各元件是否能够正常工作；步骤二：控制器控制数字像源输出预设的标准图像；步骤三：成像镜头将数字像源的输出图像准直为平行光；步骤四：导波元件对光线进行传输；步骤五：在输出区输出平行光线；步骤六：标准镜头汇聚光线形成图像；步骤七：图像传感器采集输出图像并传输给控制器；步骤八：控制器对图像进行预处理；步骤九：控制器对图像进行畸变检测；步骤十：控制器比较最大畸变量是否小于预定阈值：如果是，执行步骤十一，如果否，执行步骤十二；步骤十一：畸变矫正结束，系统退出矫正模式；步骤十二：执行图像畸变矫正。实现了近眼显示图像的畸变矫正，提高了近眼显示系统的成像质量，提升了近眼显示系统的用户使用体验。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种近眼显示系统的图像畸变矫正方法。

背景技术

当今显示技术进入多样性时代，人们为了增加信息量的获取，不断发展新的信息显示方法及显示装置，其中近眼显示系统是一种将微显示器与成像目镜相结合的小型化目视光学系统，它是由较小的尺寸的数字像源创建的图像经过小尺寸的光学器件到达人眼，在视网膜成像，人眼可以观察到眼前一段距离处放大的虚拟图像。

图像畸变是由于光学系统的几何特性以及光学系统在生产过程中的装配和加工误差造成的不同程度的图像失真，常见的图像畸变有枕形畸变和桶形畸变。对于近眼显示系统来说，枕形畸变是较为常见的，图像畸变虽然不会影响成像的清晰度，但是会造成图像的扭曲和变形，对像质产生严重的影响。

由于近眼显示能够满足特殊环境下人眼对光学显示信息的实时获取的需要，逐渐被广泛应用于军事、医疗、教育、娱乐等领域。在军事领域，近眼显示可以为战斗人员提供飞行、导航、瞄准等信息，近眼显示的图像如果发生畸变，则会影响战斗人员对战场态势的判断。在脑外科、显微外科手术中，近眼显示系统的应用可以减轻医生的工作强度，但是近眼显示图像如果发生畸变，则会一定程度地影响手术的成功率。

申请公布号为CN 107527324 A，发明名称为“一种HUD的图像畸变矫正方法”的中国专利公开了一种HUD的图像畸变矫正方法，通过检测相机抓取HUD图像并进行比对，然后控制系统根据比对结果进行矫正。由于近眼显示光学系统与传统的HUD投影系统存在很大的差别，近眼显示器不在某个表面创建真实的图像，而是形成光瞳，人眼作为光学链中最后一个元件，在视网膜上将来自光瞳的光转换为图像，检测相机无法直接捕捉到近眼显示系统输出的图像，所以这种矫正方法在近眼显示系统的图像畸变矫正中并不适用。

在近眼显示的图像畸变中，目前存在的主要问题是：以往的图像畸变矫正方法在近眼显示系统的图像畸变矫正中并不适用，不能够很好地完成近眼显示系统的图像畸变矫正。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明公开一种近眼显示系统的图像畸变矫正方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种近眼显示系统的图像畸变矫正方法，包括数字像源、光学系统、标准镜头、图像传感器和控制器，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：系统上电自检，控制器控制各元件处于复位初始状态，检测各元件是否能够正常工作；

步骤二：控制器控制数字像源输出预设的标准图像；

步骤三：成像镜头将数字像源的输出图像准直为平行光；

步骤四：导波元件对光线进行传输；

步骤五：在输出区输出平行光线；

步骤六：标准镜头汇聚光线形成图像；

步骤七：图像传感器采集输出图像并传输给控制器；

步骤八：控制器对图像进行预处理；