[发明专利]校准方法和非暂态计算机可读介质

权利要求书

1.一种包括用户接口的增强现实系统的光学透视头戴式显示器的校准方法，包括：

(a)使用摄像装置跟踪参考对象；

(b)使用校准矩阵集合对与所述参考对象对应的虚拟对象进行投影，使得允许通过所述头戴式显示器感知到所投影的虚拟对象和所述参考对象，所述校准矩阵集合是基于头部模型和头戴式显示器模型的几何测量而被预定义的，并且具有作为可调参数的参数的预定义子集；

(c)使所述校准矩阵集合内的至少一个可调参数改变通过所述用户接口输入的正的或负的预定义的增量变化量，其中使所述至少一个可调参数改变用以定义所述至少一个可调参数的预定义数目的增量变化的所述预定义的增量变化量；

(d)使用包括改变了所述增量变化量的所述至少一个可调参数来对所述虚拟对象进行投影；

(e)允许执行步骤(c)和(d)直到允许感知到所述虚拟对象与所述参考对象基本上对准为止，从而调节所述校准矩阵集合。

2.根据权利要求1所述的方法，所述头戴式显示器是提供所投影的虚拟对象的双目图像的立体增强现实系统的一部分。

3.根据权利要求2所述的方法，其中：

所述双目图像包括左图像和右图像；

在步骤(e)中，允许在所述左图像和所述右图像中的每一个中分别感知所投影的图像；以及当所述左图像和所述右图像中的所投影的虚拟对象彼此对准并且与所述参考对象对准时，认为所述虚拟对象已被允许被感知为与所述参考对象基本上对准。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述校准矩阵集合包括外部参数矩阵和内部参数矩阵，这两个矩阵均根据所述头部模型和所述光学透视头戴式显示器的直接几何测量来定义；以及

所述外部参数矩阵和所述内部参数矩阵是基于针孔摄像装置模型的。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过使用现实目标对象的已知尺寸、位置和方向以及所述现实目标对象的坐标系，根据所投影并且对准的虚拟对象的3D姿势即3D旋转+3D平移的几何测量来确定所述外部参数矩阵的可调参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述现实目标对象的坐标系中的值被转换为所投影的虚拟对象的坐标系中的值。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，使用虚拟摄像装置模型来生成每个所投影的虚拟对象。

8.根据权利要求4所述的方法，其中：

所投影的虚拟对象是基于所述针孔摄像装置模型的；

使用以下几何测量来定义所述内部参数矩阵内的参数：

用于定义焦距的、从虚拟针孔摄像装置的中心到所述虚拟针孔摄像装置的虚拟图像平面的中心位置的距离；以及

所述虚拟图像平面相对于所述头部模型的中心位置、所投影的图像的图像分辨率、以及所投影的虚拟对象的像素密度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：

所述光学透视头戴式显示器是提供所投影的虚拟对象的双目图像的立体增强现实系统；

所述双目图像包括左图像和右图像，所述左图像和所述右图像中的每一个均具有各自的外部参数矩阵和内部参数矩阵；以及

同一个所定义的焦距用于所述左图像和所述右图像二者。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述可调参数中的一个可调参数是瞳孔间距，并且通过以下操作来得到最优瞳孔间距：

在步骤(e)中，在所述左图像和所述右图像中的每一个中分别被允许被感知到所述虚拟对象与所述参考对象基本上对准；以及

当所述左图像和所述右图像中的所投影的虚拟对象彼此对准并且与所述参考对象对准时，认为所述虚拟对象被允许被感知为与所述参考对象基本上对准。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述最优瞳孔间距与用户的真实瞳孔间距不匹配。