[发明专利]光学穿透式显示器的校正方法与校正系统

权利要求书

1.一种光学穿透式显示器的校正方法，其特征在于，包括：

使用影像感测装置固定于用户的眼睛观看光学穿透式显示器的标准位置，其中所述影像感测装置用以拍摄所述光学穿透式显示器所显示的虚拟影像及外界环境的实体影像；

使用所述影像感测装置拍摄所述光学穿透式显示器所显示的虚拟校正图样，并取得所拍摄到的所述虚拟校正图样的多个第一特征点影像的坐标值；

使用所述多个第一特征点影像的坐标值及所述虚拟校正图样的第一特征点的坐标值计算出所述影像感测装置的影像平面转换至所述光学穿透式显示器的影像平面的投影单应性矩阵；

关闭所述光学穿透式显示器，使用所述影像感测装置在不同角度拍摄多个实体校正图样影像，所述实体校正图样具有多个第二特征点；

使用所述多个实体校正图样影像中的多个第二特征点影像的坐标及所述实体校正图样上的多个第二特征点计算出所述影像感测装置的内部参数，以及所述影像感测装置与所述多个实体校正图样之间的外部参数；

使用所述投影单应性矩阵将所述多个实体校正图样影像中的多个特征点影像的坐标转换为所述光学穿透式显示器的影像平面的投影点的坐标；

使用所述多个实体校正图样影像中转换到所述光学穿透式显示器影像平面的多个投影点的坐标计算出所述光学穿透式显示器的虚拟相机内部参数，以及所述虚拟相机与所述多个实体校正图样之间的外部参数；以及

使用所述影像感测装置与所述多个实体校正图样之间的外部参数及所述虚拟相机与所述多个实体校正图样之间的外部参数计算出所述影像感测装置与所述虚拟相机之间的外部参数。

2.根据权利要求1所述的光学穿透式显示器的校正方法，其特征在于，所述虚拟相机用以仿真所述光学穿透式显示器的虚像投影机。

3.根据权利要求1所述的光学穿透式显示器的校正方法，其特征在于，计算出所述影像感测装置的影像平面转换至所述光学穿透式显示器的影像平面的所述投影单应性矩阵的方法为最小均方误差法或随机抽样一致法。

4.根据权利要求1所述的光学穿透式显示器的校正方法，其特征在于，还包括：

使用追踪摄影机拍摄已知尺寸的实体图样，并取得所述追踪摄影机与所述实体图样的外部参数，其中所述追踪摄影机与所述影像感测装置之间已经校正，而取得所述追踪摄影机的内部参数及所述追踪摄影机与所述影像感测装置之间的外部参数；以及

将所述实体图样上的第三特征点的坐标转换成所述追踪摄影机所拍摄到的影像的坐标，然后再转换成影像感测装置所拍摄到的影像的坐标，接着再转换成所述虚拟相机的影像的坐标，最后再转换成所述光学穿透式显示器所显示的虚像的坐标，其所代表的位置、所述第三特征点及所述标准位置在空间中同一直线上。

5.根据权利要求4所述的光学穿透式显示器的校正方法，其特征在于，取得所述追踪摄影机与所述实体图样的外部参数的方法为姿态估算算法。

6.根据权利要求1所述的光学穿透式显示器的校正方法，其特征在于，还包括：

反应于使用者的眼距发生改变，在所述影像感测装置与所述虚拟相机之间的所述外部参数增加对应于所述眼距变化的平移量，并根据增加了所述平移量后的所述外部参数计算出所述光学穿透显示器所显示的所述虚拟影像的位置。

7.根据权利要求6所述的光学穿透式显示器的校正方法，其特征在于，所述平移量的方向平行于使用者两眼连线的方向。

8.根据权利要求6所述的光学穿透式显示器的校正方法，其特征在于，所述平移量的方向相对于使用者两眼连线的方向倾斜。

9.根据权利要求1所述的光学穿透式显示器的校正方法，其特征在于，计算出所述影像感测装置与所述虚拟相机之间的外部参数的方法包括张正友相机校正算法。