一种用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法与流程

本发明涉及虚拟现实，尤其涉及一种用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法。

背景技术：

1、近年来，虚拟现实(virtual reality,vr)技术得到了迅速发展，尤其是在娱乐、教育、医疗、军事等多个领域得到了广泛应用。vr技术通过模拟真实或虚构的三维环境，使用户能够沉浸在其中，获得身临其境的感觉。这种沉浸感主要依赖于高分辨率的显示技术、精确的头部跟踪以及高质量的音频系统等。

2、尽管vr技术已经取得了显著的进步，但在实际应用中仍然存在一些问题，尤其是对于那些有视力问题的用户来说，使用vr设备时可能会遇到更多的挑战。这些问题主要包括：

3、屈光不正引起的视觉不适：很多用户都有不同程度的屈光不正，如近视、远视、散光等。传统的vr头显通常不具备根据用户屈光状态进行个性化调整的功能，因此当用户佩戴vr头显时，可能会因为图像模糊或者变形而感到视觉不适。

4、缺乏动态调整能力：即使有些vr设备能够进行一定程度上的调整，这些调整往往是静态的，不能根据用户的头部运动或眼球的细微移动实时做出响应，导致在某些情况下依然会出现图像不对齐或者视觉畸变的现象。

5、视觉疲劳：长时间使用vr设备可能导致视觉疲劳，特别是在光线不足或过强的情况下。这是因为用户的眼睛需要不断调整焦距来适应虚拟环境中的不同深度，如果设备不能很好地配合用户的视觉习惯，就容易引起疲劳。

6、个性化体验不足：每个人的视力状况都是独特的，这意味着理想的vr体验应该能够针对每位用户进行定制。然而，目前市场上大多数vr设备都未能充分考虑到这一点，从而限制了用户体验的质量。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法，能够使得虚拟现实头戴式显示器可以根据用户的屈光状态数据动态调整图像，提高用户的视觉体验。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

3、一种用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法，包括如下步骤：

4、s1、启动虚拟现实头戴式显示器，并初始化内置的光学传感器；

5、s2、通过所述光学传感器获取用户的双眼屈光状态数据，所述屈光状态数据至少包括双眼的球镜度数、柱镜度数和散光轴位；

6、s3、将所述屈光状态数据传输至处理单元，并依据所述数据利用预设的数学模型计算每只眼睛所需的图像放大率或缩小率；

7、s4、根据所述放大率或缩小率调整虚拟现实环境中呈现给每只眼睛的图像的像素密度，包括改变图像的分辨率和像素布局；

8、s5、在虚拟现实头戴式显示器中呈现经过调整后的图像，以确保用户两眼接收到的图像大小和形状趋于一致；

9、s6、检测用户的反馈，如果用户报告仍存在视觉不适，则返回s2，重新调整图像放大率或缩小率；

10、s7、记录用户的屈光状态数据和调整后的图像参数，用于后续的个性化设置或数据分析。

11、优选的，在s2中，获取用户的双眼屈光状态数据进一步包括通过内置的非接触式光学传感器实时监测用户的双眼屈光度数变化，并将所述变化数据存储在虚拟现实头戴式显示器的存储单元中；以及，所述光学传感器用于检测用户的瞳孔反应速度以评估用户的视觉疲劳程度。

12、优选的，在s4中，还包括根据用户的瞳距数据调整显示给每只眼睛的图像的位置，以优化虚拟现实中的深度感知和立体视觉效果，确保图像对准用户的视轴中心；瞳距数据通过内置传感器自动获取或由用户手动输入，且调整过程中输入用户的面部轮廓数据以进一步提升佩戴舒适度。

13、优选的，在s4中，通过运行在虚拟现实头戴式显示器中的像素算法动态计算每只眼睛所需显示的像素数量，并相应地调整虚拟现实环境中图像的分辨率和像素布局；所述像素算法考虑了用户的屈光状态数据、瞳距数据以及用户在虚拟环境中的当前位置和方向。

14、优选的，在s4中，包括基于预测算法预测调整后对用户体验的影响，包括产生的视觉失真或畸变，并根据预测结果进行优化；所述预测算法能够在不同光照条件下提供稳定的预测结果。

15、优选的，在s6中，包括实时追踪用户眼球运动，基于眼球追踪数据动态调整图像放大率，以适应用户头部和眼球的微小移动；眼球追踪动作通过内置摄像头或其他感应装置实现，并且调整频率根据用户的活动强度自动调节。

16、优选的，眼球追踪数据用于在s5中补偿由于头部运动或眼球转动引起的额外图像畸变，确保用户在不同视角下都能获得正确的图像尺寸和位置信息；补偿机制包括但不限于图像的旋转和位移调整，并且根据用户的个体差异进行个性化补偿。

17、优选的，在s7中，记录用户的历史屈光状态变化趋势形成历史数据，并根据历史数据预测未来一段时间内的屈光状态，提前调整虚拟现实显示参数，以适应用户的视力变化；所述历史数据存储在本地服务器或云端服务器中，并通过机器学习算法进行分析预测，以提供连续的个性化视觉支持。

18、采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

19、本发明中，用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法，包括：启动虚拟现实头戴式显示器，并初始化内置的光学传感器；通过光学传感器获取用户的双眼屈光状态数据，屈光状态数据至少包括双眼的球镜度数、柱镜度数和散光轴位；将屈光状态数据传输至处理单元，并依据数据利用预设的数学模型计算每只眼睛所需的图像放大率或缩小率；根据放大率或缩小率调整虚拟现实环境中呈现给每只眼睛的图像的像素密度，包括改变图像的分辨率和像素布局；在虚拟现实头戴式显示器中呈现经过调整后的图像，以确保用户两眼接收到的图像大小和形状趋于一致；检测用户的反馈，如果用户报告仍存在视觉不适，则返回，重新调整图像放大率或缩小率；记录用户的屈光状态数据和调整后的图像参数，用于后续的个性化设置或数据分析。本发明通过个性化调整图像放大率，实时监测屈光状态并优化立体视觉效果，显著提升了体验的舒适度与沉浸感；而且，结合瞳距数据和眼球追踪技术，能有效减少视觉疲劳与失真，适应不同用户的视觉需求；以及，通过历史数据分析预测屈光变化，实现连续的个性化支持，增强了系统的智能性和用户体验。

技术特征：

1.一种用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法，其特征在于，在s2中，获取用户的双眼屈光状态数据进一步包括通过内置的非接触式光学传感器实时监测用户的双眼屈光度数变化，并将所述变化数据存储在虚拟现实头戴式显示器的存储单元中；以及，所述光学传感器用于检测用户的瞳孔反应速度以评估用户的视觉疲劳程度。

3.如权利要求1所述的用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法，其特征在于，在s4中，还包括根据用户的瞳距数据调整显示给每只眼睛的图像的位置，以优化虚拟现实中的深度感知和立体视觉效果，确保图像对准用户的视轴中心；瞳距数据通过内置传感器自动获取或由用户手动输入，且调整过程中输入用户的面部轮廓数据以进一步提升佩戴舒适度。

4.如权利要求1所述的用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法，其特征在于，在s4中，通过运行在虚拟现实头戴式显示器中的像素算法动态计算每只眼睛所需显示的像素数量，并相应地调整虚拟现实环境中图像的分辨率和像素布局；所述像素算法考虑了用户的屈光状态数据、瞳距数据以及用户在虚拟环境中的当前位置和方向。

5.如权利要求4所述的用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法，其特征在于，在s4中，包括基于预测算法预测调整后对用户体验的影响，包括产生的视觉失真或畸变，并根据预测结果进行优化；所述预测算法能够在不同光照条件下提供稳定的预测结果。

6.如权利要求1所述的用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法，其特征在于，在s6中，包括实时追踪用户眼球运动，基于眼球追踪数据动态调整图像放大率，以适应用户头部和眼球的微小移动；眼球追踪动作通过内置摄像头或其他感应装置实现，并且调整频率根据用户的活动强度自动调节。

7.如权利要求6所述的用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法，其特征在于，眼球追踪数据用于在s5中补偿由于头部运动或眼球转动引起的额外图像畸变，确保用户在不同视角下都能获得正确的图像尺寸和位置信息；补偿机制包括但不限于图像的旋转和位移调整，并且根据用户的个体差异进行个性化补偿。

8.如权利要求1所述的用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法，其特征在于，在s7中，记录用户的历史屈光状态变化趋势形成历史数据，并根据历史数据预测未来一段时间内的屈光状态，提前调整虚拟现实显示参数，以适应用户的视力变化；所述历史数据存储在本地服务器或云端服务器中，并通过机器学习算法进行分析预测，以提供连续的个性化视觉支持。

技术总结一种用于虚拟现实头戴式显示器的光学纠偏方法，涉及虚拟现实技术领域，包括：启动虚拟现实头戴式显示器，并初始化光学传感器；光学传感器获取双眼屈光状态数据；将屈光状态数据传输至处理单元，并计算图像放大率或缩小率；根据放大率或缩小率调整像素密度，包括改变图像的分辨率和像素布局；在虚拟现实头戴式显示器中呈现经过调整后的图像，以确保用户两眼接收到的图像大小和形状一致；检测用户的反馈，如果用户报告仍存在视觉不适，则返回，重新调整图像放大率或缩小率；记录用户的屈光状态数据和调整后的图像参数。本申请能够使得虚拟现实头戴式显示器可以根据用户的屈光状态数据动态调整图像，提高用户的视觉体验。技术研发人员：严小天,刘宁,郭秋华,刘浩然,张晴晴受保护的技术使用者：青岛虚拟现实研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21