[发明专利]适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法、装置以及系统

权利要求书

1.一种适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法，其特征在于，所述颜色对比增强绘制方法包括以下步骤：

(1)实时采集背景环境以获得背景视频，对所述背景视频进行预处理，获得处理后的背景视频；

(2)将原始绘制颜色和处理后的背景视频颜色从各自的颜色空间转换到CIELAB颜色空间；

(3)在CIELAB颜色空间内，利用以下公式计算理想最优绘制颜色，然后为理想最优绘制颜色依次施加色差约束、色品饱和度约束、亮度约束、最小可觉差约束，得到最优绘制颜色；

其中，I和B分别表示理想最优绘制颜色和高斯模糊后的背景视频颜色在缩放为单位球的CIELAB颜色空间中的三维坐标，O表示坐标原点，O同时也是单位球的球心，dist(·)表示空间中两点间的欧氏距离，norm(·)表示将向量归一化，表示起点为O，终点为B的向量；

(4)将所述最优绘制颜色从CIELAB颜色空间转换回原始绘制颜色空间后，利用转换后的最优绘制颜色代替原始绘制颜色进行实时绘制。

2.如权利要求1所述的适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法，其特征在于，所述对所述背景视频进行预处理包括：

对所述背景视频进行高斯模糊处理；

对高斯处理后的背景视频进行视野矫正，使背景视频的帧图像与绘制画面实现像素精度一一映射，矫正公式为：

其中，u和v分别代表绘制画面在水平和垂直方向上的纹理坐标，x和y分别代表背景视频的帧图像在水平和垂直方向上的纹理坐标；s_u和s_v分别代表背景视频的帧图像在水平和垂直方向上的纹理坐标的缩放系数，b_u和b_v分别代表背景视频的帧图像在水平和垂直方向上的纹理坐标的偏移量。

3.如权利要求1所述的适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法，其特征在于，步骤(2)的具体步骤为：

(2-1)将原始绘制颜色和处理后的背景视频颜色从各自原始的颜色空间转换到CIELAB颜色空间；

(2-2)将CIELAB颜色空间的原始绘制颜色和背景视频颜色的三维坐标缩放至单位球范围内，即缩放后CIELAB颜色空间中任意颜色对应的三维坐标到原点的欧氏距离小于等于1。

4.如权利要求1所述的适用于光学穿透式头戴显示器的颜色对比增强绘制方法，其特征在于，步骤(3)中，

色差约束：最优绘制颜色与原始绘制颜色的颜色差异应保持在一定范围内，色差约束的定义如下：

其中，表示两个颜色在CIELAB颜色空间中的颜色差异，l_opt和l_d分别代表最优绘制颜色和原始绘制颜色，λ_E表示一个色差阈值，其值为正；

色品饱和度约束：最优绘制颜色的色品饱和度不应减小，色品饱和度约束的定义如下：

ch_opt-ch_d≥0

其中，ch_opt和ch_d分别代表最优绘制颜色和原始绘制颜色在CIELAB颜色空间的色品饱和度；

亮度约束：最优绘制颜色与原始绘制颜色的亮度差异应保持在一定范围内，亮度约束的定义如下：

ΔL^*(l_opt,l_d)≤λ_L

其中，ΔL^*(·)表示两个颜色在CIELAB颜色空间中的亮度差异，λ_L表示一个亮度阈值，其值为正；

最小可觉差约束：最优绘制颜色与背景视频颜色应具有人眼可分辨的色差，最小可觉差约束的定义如下：

其中，l_b代表背景视频颜色，λ_JND表示最小可觉差，其值为正。