虛擬現實顯示系統的制作方法

虛擬現實顯示系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及虛擬現實顯示系統。一種用于顯示虛擬環境（204）的方法和設備。接收用于人（206）的頭部（236）中的第一眼睛（234）的第一眼睛方位信息（226）和用于人（206）的頭部（236）中的第二眼睛（240）的第二眼睛方位信息（228）。基于第一眼睛方位信息（226），為第一眼睛（234）產生虛擬環境（204）的第一圖像（252）。基于用于第二眼睛的第二眼睛方位信息（228），為第二眼睛（240）產生虛擬環境（204）的第二圖像（254）。向人（206）發送第一圖像（252）和第二圖像（254），以便顯示。
【專利說明】虛擬現實顯示系統
【技術領域】
[0001]本發明總體涉及顯示信息，具體地涉及在顯示裝置上的顯示信息。更具體地，本發明涉及用于顯示來自虛擬環境的信息的方法和設備。
【背景技術】
[0002]虛擬環境是計算機模擬的環境。特別地，虛擬環境為人提供虛擬現實。換句話說，在虛擬環境中，可以對真實世界中物理存在的地方以及虛構世界進行模擬。使用顯示裝置，例如顯示屏或者頭戴式顯示器，可以顯示虛擬環境。通過顯示屏，使用三維眼鏡可以以三維方式顯示虛擬環境。通過頭戴式顯示器，使用立體顯示器可以以三維方式顯示虛擬環境。另夕卜，還可以針對虛擬環境產生其他感知信息，例如聲音和觸覺反饋。
[0003]針對虛擬環境產生圖像以如下方式表示環境，即對觀看虛擬環境的人而言是不自然和失去方向感的。特別地，圖像是使用單視點產生的二維圖像，從而將圖像呈現和顯示給人。例如，許多目前所使用的虛擬環境系統采用照相機的單視點產生圖像。
[0004]目前，頭部跟蹤可以被用于減小二維圖像正在顯示給操作者的感覺。頭部跟蹤的使用可以更準確地表現虛擬環境內的人的視圖。一些虛擬環境系統可以提供立體圖像，以試圖提供虛擬環境的三維視圖。
[0005]即使通過頭部跟蹤和立體圖像，當前可用的虛擬環境系統所用的顯示裝置仍會有不期望的效果。這些不期望的效果可以包括失去方向感、模糊強度、疲乏度、視覺疲勞、頭痛或者其他不期望的效果中的至少一個。此外，長時間觀看虛擬環境，這些不期望的效果還會增加。
[0006]例如，許多虛擬環境系統以可能造成眼睛疲勞的方式從三維環境中產生二維圖像。當前系統會迫使眼睛以不自然的方式聚焦，例如斜視。
[0007]已使用不同類型的機構來試圖降低不期望的效果。例如，一些三維顯示系統使用偏光透鏡。其他系統可能使用快門眼鏡，其擋住一只眼睛，向另一只眼睛顯示一副圖像。
[0008]這些種類的系統仍會導致不期望的效果。因此，期望的是具有一種方法和設備，其考慮至少一部分上述問題，以及其他可能的問題。

【發明內容】

[0009]在一個說明性實施例中，一種設備包含圖像處理器(216)。圖像處理器(216)被配置為接收用于人的頭部中的第一眼睛(234)的第一眼睛方位信息(226)，并且接收用于人的頭部中的第二眼睛的第二眼睛方位信息。圖像處理器(216)還被配置為基于第一眼睛(234)的第一眼睛方位信息(226)，為第一眼睛(234)產生虛擬環境的第一圖像。圖像處理器(216)還被配置為基于第二眼睛的第二眼睛方位信息，為第二眼睛產生虛擬環境的第二圖像。圖像處理器(216)還被配置為發送第一圖像和第二圖像，以便向人顯示。
[0010]在另一個說明性實施例中，提出了一種顯示虛擬環境的方法。接收用于人的頭部中的第一眼睛的第一眼睛方位信息和用于人的頭部中的第二眼睛的第二眼睛方位信息。基于用于第一眼睛的第一眼睛方位信息，為第一眼睛產生虛擬環境的第一圖像。基于用于第二眼睛的第二眼睛方位信息，為第二眼睛產生虛擬環境的第二圖像。將第一圖像和第二圖像發送至人以便顯示。
[0011]特征和功能可以在本公開的各種實施例中獨立地實現，或者可以在其他實施例中組合，參考下列描述和附圖，可以看出進一步細節。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]隨附的權利要求中陳述了被認為是表征說明性實施例的新穎特征。然而，當結合附圖閱讀，通過參考下列本公開的說明性實施例的詳細描述，將更好地理解說明性實施例及其優選的使用模式、進一步目標和特征，其中:
[0013]圖1是根據說明性實施例的虛擬環境系統的圖示；
[0014]圖2是根據說明性實施例的虛擬環境系統的方框圖的圖示；
[0015]圖3是根據說明性實施例的顯示裝置的實施方式的方框圖的圖示；
[0016]圖4是根據說明性實施例的可以被用于虛擬環境系統中的傳感器系統中的傳感器類型的方框圖的圖示；
[0017]圖5是根據說明性實施例的虛擬環境系統的圖示；
[0018]圖6是根據說明性實施例的用于顯示虛擬環境的過程的流程圖的圖示；
[0019]圖7A和7B是根據說明性實施例的用于觀看虛擬環境的過程的流程圖的圖示；以及
[0020]圖8是根據說明性實施例的數據處理系統的方框圖的圖示。
【具體實施方式】
[0021]說明性實施例認識并考慮到一個或更多不同的考慮因素。例如，說明性實施例認識并考慮到用兩個視點產生圖像可以為人提供更自然的觀看體驗。說明性實施例認識并考慮到，目前可用的虛擬環境系統未考慮可能觀看虛擬環境的不同的人之間的個體差異。相反，這些系統使用預選的度量或者數值產生視點。
[0022]然而，說明性實施例認識并考慮到，目前可用的虛擬環境系統所使用的視點在沒有考慮不同人的眼睛差異的情況下，可能不會盡可能按所需地減少不期望的效果。例如，不同人的眼睛之間可能具有不同的距離，并且眼睛可能具有不同的高度。結果，人與人之間的眼睛視點可能是非常不同的。
[0023]說明性實施例認識并考慮到，在沒有正確的視點的情況下，由眼睛所觀看的得到的圖像對于處理圖像的人而言是不自然的。結果，如果人的視點與用于產生圖像的視點不同，則聚焦在針對虛擬環境所產生的圖像的不同部分的人可能還注意到虛擬環境中的差異，例如虛擬環境看上去應該如何，以及虛擬環境實際如何呈現。基于人兩眼的取向，可以識別人的視點。光線可以基于取向從每只眼睛延伸。這些光線的交點可以被用作視點。
[0024]實質上，人處理圖像期望由每只眼睛捕獲兩個稍有不同的視點。通過呈現來自每只眼睛視點的圖像，人們通過正常處理能夠重建虛擬環境。
[0025]虛擬環境可以被用于數個不同目的。例如，虛擬環境最常用于游戲中。然而，虛擬環境具有許多其他用途。例如，虛擬環境可以被用于執行工程任務、維護任務、模擬、分析以及其他合適的任務。
[0026]因此，說明性實施例提供了一種向人顯示虛擬環境的方法和設備。在一個說明性實施例中，圖像處理器被配置為接收用于人頭部第一眼睛的第一眼睛方位信息，以及用于人頭部第二眼睛的第二眼睛方位信息。基于第一眼睛方位信息，為第一眼睛產生虛擬環境的第一圖像。基于第二眼睛方位信息，為第二眼睛產生虛擬環境的第二圖像。然后，發送第一圖像和第二圖像，以顯示給人。
[0027]現在參考附圖，具體參考圖1，根據說明性實施例描繪虛擬環境系統的圖示。在該說明性示例中，虛擬環境系統100包括計算機102和接口系統104。如圖所示，接口系統104包括人106、頭戴式顯示裝置108和數據手套110。頭戴式顯示裝置108位于人106的頭112上。數據手套110位于人106的手114上。
[0028]虛擬環境系統100和人106位于物理環境116中。虛擬環境系統100允許物理環境中的人106與由虛擬環境系統100所產生的虛擬環境交互。
[0029]在這些說明性示例中，頭戴式顯示裝置108和數據手套110為人106提供與由計算機102所產生的虛擬環境進行交互的能力。在人106與虛擬環境系統100中的計算機102所產生的虛擬環境交互期間所交換的信息出現在無線通信鏈路118上。
[0030]如圖所示，數據手套110是用于人106的輸入裝置。特別地，數據手套110能夠識別數據手套Iio戴在人106的手114上的方位。另外，數據手套110還可以提供模擬觸感的觸覺反饋。觸覺反饋可以通過對人106的手114施加力、振動、運動或者某些其組合來提供觸感。
[0031]在這些說明性示例中，頭戴式顯示裝置108被配置為向人106顯示由計算機102所產生的虛擬環境。作為人106與計算機102所產生的虛擬環境交互的一部分，產生圖像。
[0032]頭戴式顯示裝置108還被配置為以這樣的方式提供虛擬環境的顯示，即使用頭戴式顯示裝置108的人106隨時間得到較少的不期望的效果。特別地，與目前可用的顯示裝置相比，人106可以以減少諸如失去方向感、模糊強度以及疲勞的不期望效果的方式使用頭戴式顯示裝置108持續更長時間段。
[0033]在這些說明性示例中，頭戴式顯示裝置108被配置為識別人106的頭部112以及頭部112中的眼睛(未示出)的方位。通過人106的頭部112和眼睛的方位信息，計算機102產生適于人106的每只眼睛的視點的圖像。
[0034]特別地，計算機102識別虛擬環境中的人106的頭部112的方位。另外，頭戴式顯示裝置108還產生關于人106的頭部112中的眼睛的方位的信息。頭戴式顯示裝置108經由無線通信鏈路118將信息發送至計算機102。
[0035]通過人106的頭部112以及眼睛在頭部112中的方位信息，計算機102從虛擬環境中的每只眼睛的視角產生圖像。這些圖像通過無線通信鏈路118被發送至頭戴式顯示裝置108。也就是說，人106的頭部112中的每只眼睛可以具有稍有不同的視角，因為他們彼此隔開。
[0036]在該說明性示例中，獨立于人106跟蹤每只眼睛的方位。以這種方式，可以識別物理環境116中的人106的準確焦點。計算機102使用人106的頭部112和眼睛的方位信息。該信息被計算機102轉換成人106在虛擬環境中的對應方位。
[0037]依據人106是站立、坐下、蹲伏、躺下或者一些其他姿勢，可以改變人106的頭部112的方位。在該示例中，人106坐在椅子120上，與虛擬環境互動。
[0038]以這種方式，按照與虛擬環境中的人106的眼睛被用于產生不同的虛擬環境視圖相同的方式，計算機102將虛擬照相機放置在虛擬環境中。也就是說，虛擬照相機的方位對應于人106的眼睛的方位。隨著人106的方位改變，對應于人106的眼睛方位的虛擬照相機的方位可以改變。
[0039]針對人106的每只眼睛產生一個視圖。產生每個視圖的圖像，并且發送返回至頭戴式顯示裝置108，以便向人106顯示。以這種方式，可以在頭戴式顯示裝置108上向人106顯示獨立的二維圖像。
[0040]在這些說明性示例中，根據頭戴式顯示裝置108上所顯示的兩個二維圖像，人106的眼睛重建虛擬環境的感知的三維圖像。以這種方式，在人106中發生自然的人類雙目視覺處理，從而使用由計算機102所產生的兩個二維圖像來產生虛擬環境的三維圖像。
[0041]在這些說明性示例中，自然的人類雙目視覺涉及使用兩只眼睛。通過自然的人類雙目視覺處理，雙眼所看到的圖像可以被用于產生三維視圖。也就是說，人106能夠感知深度。
[0042]當人106的眼睛、人106的頭部112或者兩者均移動時，人106的焦點會變化。頭戴式顯示裝置108所產生的信息通過無線通信鏈路118被發送至計算機102。計算機102使用該信息來重新計算虛擬環境中的虛擬照相機的對應方位中的人106的焦點。根據表示虛擬環境中的人106的眼睛的不同虛擬照相機，產生更新的二維圖像。
[0043]結果，產生虛擬環境的更準確表示，以便在頭戴式顯示裝置108上向人106顯示。通過這種類型的顯示，得到與人106的自然視覺的密切匹配。以這種方式，可以減少人106使用二維圖像觀看虛擬環境的不期望的效果。對于使用頭戴式顯示裝置108的人106，除了更真實的虛擬環境視圖之外，還減少了不期望的效果。
[0044]現在參考圖2，根據說明性實施例描繪虛擬環境系統的方框圖的圖示。圖1中的虛擬環境系統100是在該附圖中以方框形式示出的虛擬環境系統200的一個實施方式的示例。
[0045]如圖所示，虛擬環境系統200位于物理環境202中。虛擬環境系統200被配置為為人206產生虛擬環境204。人206可以通過虛擬環境系統200與虛擬環境204交互。
[0046]在這些說明性示例中，虛擬環境系統200包括數個不同的組件。如上所示，虛擬環境系統200包括虛擬環境生成器208和接口系統210。這些組件操作以產生虛擬環境204，并且向人206提供與虛擬環境204交互的能力。
[0047]在這些說明性示例中，虛擬環境生成器208可以實現為硬件、軟件或者兩者的組合。在這些說明性實施例中，硬件可以采用如下形式:電路系統、集成電路、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件或被配置為執行數個操作的一些其他合適類型的硬件。通過可編程邏輯器件，該器件被配置為執行數個操作。該器件可以在稍后時間被重新配置，或可以被永久配置以執行數個操作。可編程邏輯器件的示例包括，例如，可編程邏輯陣列、可編程陣列邏輯、現場可編程邏輯陣列、現場可編程門陣列以及其他合適的硬件裝置。另外，過程可以實現在與無機組件集成的有機組件中，和/或可以完全由人之外的有機組件構成。例如，過程可以被實現為有機半導體中的電路。
[0048]在這些說明性示例中，可以在計算機系統212中實現虛擬環境生成器208。計算機系統212可以是一個或更多計算機。當在計算機系統212中存在多于一個計算機時，那些計算機可以通過諸如網絡的通信介質彼此通信。
[0049]在該說明性示例中，虛擬環境生成器208包括控制器214和圖像處理器216。控制器214被配置為產生虛擬環境204。在這些說明性示例中，虛擬環境204可以采用各種形式。
[0050]例如，虛擬環境204可以是設計環境、維護環境、制造環境以及其他合適類型的環境中的至少一個。如此處所使用的，短語“至少一個”，當其與一系列項目使用時，表示可以使用所列項目中的一個或更多的不同的組合，并且可以僅需要列表中每個項目的一個。例如，“項目A、項目B以及項目C中的至少一個”可以包括但不限制于，項目A，或者項目A和項目B。該示例還可以包括項目A、項目B和項目C，或者項目B和項目C。
[0051]當虛擬環境204是設計環境時，人206可以與虛擬環境204交互，從而設計一種產品，例如飛機、船、路上車輛、宇宙飛船、衛星、發動機、天線、復合材料部件、椅子以及其他合適的產品。當虛擬環境204采用維護環境的形式時，人206可以實施對諸如飛機的平臺執行維護。另外，人206可以使用維護環境，從而識別飛機的維護程序，以便用于物理環境202中。
[0052]當虛擬環境204是制造環境時，人206可以與制造環境交互，以獲得有關制造過程的信息。例如，人206可以改變制造環境中的組件，以了解這些改變如何影響產品的制造。以這種方式，人206可以識別對用于在物理環境202中制造產品的組件或者程序的改變。
[0053]圖像處理器216被配置為產生圖像218，圖像218通過接口系統210顯示給人206。圖像218是人206通過人206與虛擬環境204的交互所看到的虛擬環境204的圖像。在這些說明性示例中，圖像218為二維圖像。人206可以觀看圖像218，從而重建虛擬環境204的三維視圖。
[0054]如圖所示，接口系統210是硬件，并且可以包括軟件。在這些說明性示例中，接口系統210被配置為向人206提供與虛擬環境204交互的能力。這種交互可以包括對虛擬環境204進行輸入以及從虛擬環境204接收輸出。
[0055]如圖所示，接口系統210由數個不同的組件構成。在該說明性示例中，接口系統210包括顯示裝置220和傳感器系統222。
[0056]顯示裝置220被配置為顯示由虛擬環境生成器208中的圖像處理器216所產生的圖像218。以這種方式，人206可以看到虛擬環境204。
[0057]在這些說明性示例中，傳感器系統222被配置為產生有關人206的信息224。特別地，傳感器系統222可以產生第一眼睛方位信息226、第二眼睛方位信息228以及頭部方位信息230。另外,傳感器系統222還可以產生關于人206的其他部位的方位和移動的信息。這些其他部位可以包括，例如手、手指、手臂、腳以及其他合適的部位。
[0058]第一眼睛方位信息226是針對人206的頭部236的第一眼睛234的第一方位232。第二眼睛方位信息228是針對人206的頭部236的第二眼睛240的第二方位238。在這些說明性示例中，頭部方位信息230是針對人206的頭部236的頭部方位242。
[0059]如圖所示，第一眼睛方位信息226、第二眼睛方位信息228以及頭部方位信息230可以包括數個不同類型的信息。第一眼睛方位信息226、第二眼睛方位信息228以及頭部方位信息230可以包括，例如物體的位置和取向。可以使用三維坐標系統以三維方式描述位置。可以以數個不同的方式描述取向。例如，可以使用如下系統描述取向，例如使用歐拉角的相對空間，方向矢量，矩陣，四元數，偏轉、斜度和側傾的組合，或者另一個參考系。
[0060]第一眼睛方位信息226、第二眼睛方位信息228以及頭部方位信息230可以作為信息224的一部分從傳感器系統222發送至虛擬環境生成器208。控制器214可以使用信息224，基于人206所產生的輸入，或者基于可能由控制器214所產生的或者來自其他資源的其他事件，對虛擬環境204進行改變。
[0061]圖像處理器216被配置為使用第一眼睛方位信息226和第二眼睛方位信息228來產生圖像218。在這些說明性示例中，頭部方位信息230可以可選地產生圖像218。如圖所示，圖像處理器216在虛擬環境204中產生第一虛擬照相機244和第二虛擬照相機246。在該說明性示例中，第一虛擬照相機244和第二虛擬照相機246位于化身(avatar) 248中。化身248是虛擬環境204中的人206的虛擬表示。特別地，在這些說明性示例中，第一虛擬照相機244和第二虛擬照相機246可以位于化身248的頭部250。
[0062]在一個示例中，圖像處理器216被配置為基于第一眼睛方位信息226為第一眼睛234產生虛擬環境204的圖像218中的第一圖像252。另外，圖像處理器216還被配置為基于第二眼睛方位信息228為第二眼睛240產生虛擬環境204的圖像218中的第二圖像254。圖像處理器216被配置為發送第一圖像252和第二圖像242，以便向人206顯示。在這些說明性示例中，第一圖像252和第二圖像254被發送至顯示裝置220。
[0063]在這些說明性示例中，圖像處理器216被配置為識別虛擬環境204中的第一虛擬照相機244的第一方位256，其代表虛擬環境204中的第一眼睛234的第一視點258。另夕卜，圖像處理器216被配置為識別虛擬環境204中的第二虛擬照相機246的第二方位260，其代表虛擬環境204中的第二眼睛240的第二視點262。
[0064]在這些說明性示例中，第一圖像252是第一虛擬照相機244所看到的虛擬環境204的圖像。第二圖像254是第二虛擬照相機246所看到的虛擬環境204的圖像。
[0065]當第一圖像252和第二圖像254被發送至顯示裝置220時，顯示裝置220向人206的第一眼睛234顯示第一圖像252。在這些說明性示例中，顯示裝置220向人206的第二眼睛240顯示第二圖像254。第一圖像252和第二圖像254為二維圖像，并且通過人206處理,重建虛擬環境204的三維圖像。
[0066]通過分別從第一視點258和第二視點262產生第一圖像252和第二圖像254,人206與虛擬環境204進行交互的體驗可以在觀看虛擬環境204的圖像218時不期望的效果減小的情況下進行。在這些說明性示例中，可以以關聯到第一眼睛234的第一方位232以及第二眼睛240的第二方位238的方式，定位第一虛擬照相機244和第二虛擬照相機246。
[0067]在這些說明性示例中，基于頭部方位信息230，可以垂直定位第一虛擬照相機244和第二虛擬照相機246。特別地，頭部236的高度可以被用于定位第一虛擬照相機244和第二虛擬照相機246。
[0068]頭部方位信息230可以被用于定位化身248的頭部250，使頭部方位264在虛擬環境204內。虛擬環境204中的化身248的頭部250的頭部方位264對應于物理環境202中的人206的頭部236的頭部方位242。也就是說，化身248的頭部250的取向對應于人206的頭部236的取向。
[0069]也就是說，定位化身248的頭部250以及第一虛擬照相機244和第二虛擬照相機246可以是針對人206的頭部236與地面的距離。依據人206是站立、坐下、站立在地面上、站立在物體上，還是處于一些其他合適的方位，該距離可以改變。
[0070]另外，基于第一眼睛234到第二眼睛240的瞳孔距離，第一虛擬照相機244和第二虛擬照相機246可以相對于彼此定位。瞳孔距離可以是第一眼睛234和第二眼睛240的瞳孔之間的距離。瞳孔距離還可以稱為瞳間距離。特別地，瞳孔距離是人206的眼睛的瞳孔中心之間的距離。該瞳孔距離可以被圖像處理器216用來產生第一虛擬照相機244和第二虛擬照相機246在化身248的頭部250中的方位。
[0071]在這些說明性示例中，當第一眼睛234和第二眼睛240移動至不同的方位時，第一虛擬照相機244和第二虛擬照相機246也移動至對應的不同方位。以類似的方式，當人206的頭部236移動時，虛擬環境204中的化身248的頭部250也會移動。當然，頭部方位信息230可以是可選地。例如，當第一眼睛方位信息226和第二眼睛方位信息228包括第一眼睛234和第二眼睛240的三維坐標時，無需頭部236的三維位置。
[0072]此外，第一眼睛234和第二眼睛240的取向可以是相對于平面或者除人206的頭部236之外的其他參考點。在該類型的實施方式中，可以不需要頭部236的頭部方位信息230。
[0073]在其他說明性示例中，頭部方位信息230可以包括頭部236的三維位置以及頭部236的取向。第一眼睛方位信息226和第二眼睛方位信息228可以包括頭部236中的第一眼睛234和第二眼睛240的取向。也就是說，第一眼睛方位信息226和第二眼睛方位信息228可以是相對于頭部236，而不是一些其他參考對象。
[0074]在該類型的實施方式中，頭部方位信息230結合第一眼睛方位信息226和第二眼睛方位信息228可以用來產生頭部250以及第一虛擬照相機244和第二虛擬照相機246的方位。在該不例中，圖像處理器216基于第一眼睛方位信息226和頭部方位信息230,產生第一圖像252。以相似方式，圖像處理器216基于第二眼睛方位信息228和頭部方位信息230產生第二圖像254。
[0075]現在參考圖3，根據說明性實施例描繪顯示裝置的實施方式的方框圖的圖示。在該所示的示例中，顯示裝置300的類型是可以被用于實現圖2中的顯示裝置220的不同類型的顯示裝置的示例。
[0076]在這些說明性示例中，顯示裝置300的類型包括數個不同類型的裝置。在該示例中，顯示裝置300的類型包括頭戴式顯示系統302、快門顯示系統304、偏振顯示系統306、視網膜顯示系統308以及接觸透鏡顯示系統310。
[0077]頭戴式顯示系統302可以是圖2中的戴在人206的頭部236上的顯示裝置。頭戴式顯不系統302還可以包括來自傳感器系統222的傳感器，以產生有關人206的第一眼睛234、第二眼睛240以及頭部236的信息。頭戴式顯示系統302中的顯示器可以是，例如但不限制于，液晶顯示器、發光二極管顯示器、等離子顯示器或者一些其他合適類型的顯示器。頭戴式顯示系統302中的顯示器可以由一個或更多獨立的顯示系統構成。
[0078]快門顯示系統304可以是由人206使用主動式(active)快門眼鏡觀看的顯示器，主動式快門眼鏡具有快門系統，快門系統在任意一個時間點僅允許第一眼睛234和第二眼睛240中的一個觀看顯示器。通過這種類型的顯示系統，第一圖像252和第二圖像254在顯示器上的顯示交替進行，以對應于第一眼睛234和第二眼睛240能夠觀看顯示器的時間。[0079]偏振顯示系統306涉及同時在顯示器上顯示第一圖像252和第二圖像254，使得通過不同的偏振顯示第一圖像252和第二圖像254。人206可以佩戴偏振顯示系統306中的偏光眼鏡，以允許每只眼睛觀看正確的圖像。
[0080]視網膜顯示系統308被配置為將光柵顯示投影至眼睛的視網膜上。視網膜顯示系統308可以包括投影儀，投影儀產生掃視眼睛視網膜的光束。
[0081]接觸透鏡顯示系統310采用接觸透鏡的形式，其被放置在第一眼睛234和第二眼睛240上。這些接觸透鏡包括電子電路以及發光二極管。電路中的發光二極管被配置為產生由第一眼睛234和第二眼睛240觀看的圖像。
[0082]現在轉向圖4，根據說明性實施例描繪可以被用于虛擬環境系統中的傳感器系統的傳感器類型的方框圖的圖示。在該說明性示例中，傳感器400的類型包括可以被用于圖2中的傳感器系統222中的不同類型的傳感器。
[0083]在該說明性示例中，傳感器400的類型包括數個不同類型的傳感器。例如，傳感器400的類型可以包括眼睛跟蹤系統402、頭部跟蹤系統404、數據手套406以及手勢跟蹤系統408。
[0084]眼睛跟蹤系統402可以包括第一眼睛跟蹤器410和第二眼睛跟蹤器412。第一眼睛跟蹤器410被配置為跟蹤第一眼睛234的第一位置232，并且產生圖2中的第一眼睛方位信息226。第二眼睛跟蹤器412被配置為跟蹤第二眼睛240的第二位置238，并且產生第二眼睛方位信息228。
[0085]在這些說明性示例中，眼睛跟蹤系統402可以與頭戴式顯示系統302關聯，或者可以是分離裝置。在這些說明性示例中，眼睛跟蹤系統402跟蹤第一眼睛234的第一方位323以及第二眼睛240的第二方位238，而不是第一眼睛234和第二眼睛240的視線(gaze)。
[0086]視線跟蹤涉及識別第一眼睛234和第二眼睛240觀看的圖像中的區域，而不是第一眼睛234的第一方位232和第二眼睛240的第二方位238。在一些說明性示例中，用于第一眼睛234的第一方位232和第二眼睛240的第二方位238的第一眼睛方位信息226和第二眼睛方位信息228可以用于識別人206的視線。
[0087]此外，眼睛跟蹤系統402可以使用各種技術，例如角膜反射，來產生有關第一眼睛234和第二眼睛240的取向的信息。這些技術基于照明源相對于光學器件的位置。使用具有硬件裝置以及其他合適的裝置的照相機可以實現眼睛跟蹤系統402。
[0088]因此，第一眼睛跟蹤器410和第二眼睛跟蹤器412可以是分開的照相機，或者可以實現為單個照相機，其中使用軟件過程實現第一眼睛跟蹤器410和第二眼睛跟蹤器412。
[0089]此外，在一些說明性示例中，可以使用含壓印圖案的接觸透鏡實現眼睛跟蹤系統402，壓印圖案由照相機或者其他合適的裝置跟蹤。可以使用植入接觸透鏡中或者直接植入第一眼睛234和第二眼睛240的搜索線圈(search coil)實現眼睛跟蹤系統402。可以使用放置在第一眼睛234和第二眼睛240周圍的肌肉活動傳感器實現眼睛跟蹤系統402。
[0090]在這些說明性示例中，頭部跟蹤系統404是被配置為識別人206的頭部236的頭部位置242并且產生頭部方位信息230的硬件裝置。頭部跟蹤系統404可以包括頭部跟蹤器405。頭部跟蹤器405可以包括檢測頭部236的角度和取向的變化的跟蹤傳感器。這些傳感器可以是例如，加速計或者其他合適類型的傳感器。在其他說明性示例中，可以使用照相機系統以及人206的頭部236上或者頭戴式顯示系統302上的標記器(marker)實現頭部跟蹤器405。此外，在一些說明性示例中，頭部跟蹤系統404可以實現作為頭戴式顯示系統302的一部分。
[0091]數據手套406是人206所佩戴的硬件裝置。這些裝置可以識別人206的手的方位以及由人206的手產生的各種手勢。
[0092]如圖所示，手勢跟蹤系統408被配置為識別人206的手的移動和手勢。手勢跟蹤系統408可以包括照相機、運動檢測器以及產生用于識別人206的手的手勢和方位的信息的其他裝置。
[0093]圖2-4中的虛擬環境系統200和虛擬環境系統200中的組件的圖示無意暗示對可以實現說明性實施例的方式的物理或架構限制。可以使用除了和/或代替所示組件的其他組件。一些組件可以不是必須的。同樣地，呈現方框是為了說明一些功能性組件。當在說明性實施例中實現時，這些方框中的一個或更多可以被組合、分開或被組合且分成不同的方框。
[0094]例如，除人206之外的一個或更多人可以與虛擬環境204交互。這些額外的人可以使用接口系統210。在另一個說明性示例中，顯示裝置220和傳感器系統222可以被實現為單個組件。作為另一個說明性示例，除了或者替換圖4中的傳感器400類型中所列舉的那些，可以使用其他類型的傳感器。例如，可以使用操縱桿、跟蹤棒、槍形外部設備、鼠標以及其他合適的裝置。
[0095]作為另一個說明性示例，顯示裝置220被配置為除了虛擬環境204中的圖像218中的第一圖像252和第二圖像254之外，還提供人206周圍的物理環境202的視圖。也就是說，第一圖像252和第二圖像254的顯示可以用于向人206提供真實性增強的顯示。該真實性增強的顯示結合了物理環境202的視圖和虛擬環境204的視圖。例如，人206可能觀看物理環境202中的飛機。虛擬環境204可以重新生成飛機并且提供飛機內部的視圖。飛機內部的這些視圖可以被用于產生第一圖像252和第二圖像254，第一圖像252和第二圖像254以覆蓋物理環境202中的飛機的物理視圖的方式被顯示在顯示裝置220上。
[0096]以這種方式，虛擬環境系統200可以用于為各種操作(例如設計、維護、訓練以及其他合適的操作)產生純粹的虛擬環境的視圖。此外，虛擬環境系統200可以被包括作為真實性增強的產生系統的一部分，其以可以被物理環境202覆蓋的方式產生虛擬環境204，從而為人206提供關于物理環境202的額外信息。
[0097]現在參考圖5，根據說明性實施例描繪虛擬環境系統的框圖的圖示。在該所示的示例中，虛擬環境系統500是在圖2中以方框形式示出的虛擬環境系統200的一個實施方式的示例。
[0098]在該說明性示例中，虛擬環境系統500包括虛擬環境生成器502和頭戴式顯示裝置 504。
[0099]在該說明性示例中，頭戴式顯示裝置504包括第一眼睛跟蹤器506、第二眼睛跟蹤器508、頭部跟蹤器510、第一顯示器512以及第二顯示器514。頭戴式顯示裝置504被配置為被戴在人518的頭部516上。
[0100]在這些說明性示例中，第一眼睛跟蹤器506被配置為跟蹤人518的頭部516中的第一眼睛520的方位。第二眼睛跟蹤器508被配置為跟蹤人518的頭部516中的第二眼睛522的方位。特別的，第一眼睛跟蹤器506和第二眼睛跟蹤器508可以分別跟蹤第一眼睛520和第二眼睛522的取向。
[0101]第一顯示器512被配置為向第一眼睛520顯示圖像，而第二顯示器514被配置為向第二眼睛522顯示圖像。特別地，第一顯示器512和第二顯示器514顯示從虛擬環境生成器502接收的圖像523。
[0102]在該說明性示例中，第一顯示器512和第二顯示器514彼此隔開，使得第一眼睛520無法看到第二顯示器514，而第二眼睛522無法看到第一顯示器512。如圖所示，可以使用各種類型的顯示器實現第一顯示器512和第二顯示器514。例如，液晶顯示器、發光二極管顯示器、等離子顯示器或者一些其他合適類型的顯示器可以被用于第一顯示器512、第二顯不器514或者第一顯不器512和第二顯不器514兩者。
[0103]在這些說明性示例中，頭部跟蹤器510被配置為跟蹤人518的頭部516的方位。在這些說明性示例中，頭戴式顯示裝置504將信息524發送至虛擬環境生成器502。如圖所示，信息524是有關第一眼睛520和第二眼睛522的跟蹤信息。另外，信息524還可以包括由頭部跟蹤器510產生的頭部方位信息。
[0104]虛擬環境發生器502接收信息524。在該說明性示例中，可以使用計算機實現虛擬環境生成器502。虛擬環境生成器502被配置為生成和操作虛擬環境528。
[0105]虛擬環境生成器502可以使用通信鏈路與頭戴式顯示裝置504通信。該通信鏈路可以是，例如但不限于，有線通信鏈路、光通信鏈路、無線通信鏈路或者其一些組合。
[0106]虛擬環境生成器502使用從頭戴式顯示裝置504接收的信息524來在虛擬環境528中產生化身526和方位化身526。化身526是虛擬環境528中的人518的表示。
[0107]在這些說明性示例中，信息524還可以被用于識別第一虛擬照相機530和第二虛擬照相機532在化身526中的方位。特別地，在這些說明性示例中，第一虛擬照相機530和第二虛擬照相機532可以位于化身526的頭部536上。
[0108]第一虛擬照相機530和第二虛擬照相機532分別代表第一眼睛520和第二眼睛522。也就是說，在虛擬照相機和眼睛之間呈現一對一的對應關系。在這些說明性示例中，第一虛擬照相機530和第二虛擬照相機532具有對應于第一眼睛520和第二眼睛522之間的瞳孔距離537的距離534。
[0109]在這些說明性示例中，當第一眼睛520和第二眼睛522在頭部516中移動時，使用信息524重新定位第一虛擬照相機530和第二虛擬照相機532，以具有對應的移動。此外，當人518的頭部516移動時，化身526的頭部536也移動。
[0110]虛擬環境生成器502可以使用第一虛擬照相機530和第二虛擬照相機532基于能夠被第一虛擬照相機530和第二虛擬照相機532所看到的虛擬環境528的視圖產生圖像。在這些說明性示例中，信息524可以更新第一虛擬照相機530和第二虛擬照相機532的方位。
[0111]將虛擬環境系統500示為圖2中以方框形式所示的虛擬環境系統200的實施方式無意暗示對可以實現不同的虛擬環境系統的方式進行限制。例如，在一些說明性實施例中，可以使用接觸透鏡顯示系統替換頭戴式顯示裝置504。在又一個其他說明性示例中，可以在無化身526的情況下使用虛擬照相機。
[0112]圖2-4中的不同組件可以與圖1和圖5中的組件結合，與圖1和圖5中的組件一起使用，或兩者的組合。另外，圖1中的一些組件可以是圖2-4中以方框形式示出的且在圖5中圖解示出的組件如何能夠被實施為物理結構的說明性示例。
[0113]現在參考圖6，根據說明性實施例描繪用于顯示虛擬環境的過程的流程圖。可以使用圖2中的虛擬環境系統200實現圖6所示的過程。
[0114]本過程開始于接收用于人的頭部中的第一眼睛的第一眼睛方位信息和人的頭部中的第二眼睛的第二眼睛方位信息(操作600)。然后，本過程基于第一眼睛方位信息為第一眼睛產生虛擬環境的第一圖像，并且基于第二眼睛方位信息為第二眼睛產生虛擬環境的第二圖像(操作602)。在操作602中，圖像被產生為使得用于產生虛擬環境中的圖像的視點對應于物理環境中的人的眼睛的視點。然后，本過程發送第一圖像和第二圖像，以便向人顯示(操作604)，然后過程返回至操作600。
[0115]只要人正在與虛擬環境交互，這些不同的操作就可以重復。使用圖6的流程圖中的不同操作向觀看虛擬環境的人提供更自然的體驗。特別地，使用虛擬環境中的相同視點，從人的眼睛的視點產生圖像。
[0116]現在參考圖7A和圖7B，根據說明性實施例描繪用于觀看虛擬環境的過程的流程圖。可以使用圖2中的虛擬環境系統200實現圖7A和圖7B所示的過程，從而產生圖像218，以便由人206使用顯示裝置220觀看。圖7A和圖7B所示的不同操作描述了在人206與虛擬環境204交互期間，由圖2中的虛擬環境系統200和人206所執行的操作。
[0117]本過程開始于將頭戴式顯示裝置放置在人的頭部上(操作700)。頭戴式顯示裝置是顯示裝置220的一種實施方式，并且還可以包括至少一部分傳感器系統222。頭戴式顯示裝置可以跟蹤眼睛移動以及可選地跟蹤頭部移動。
[0118]然后，人啟動虛擬環境的產生(操作702)。在該操作中，人可以開啟虛擬環境系統，開始虛擬環境的產生。在這些說明性示例中，虛擬環境生成器，例如圖2中的虛擬環境生成器208，可以開始虛擬環境的產生。
[0119]虛擬環境生成器將查詢發送至頭戴式顯示裝置，以查詢當前信息(操作704)。該查詢使頭戴式顯示裝置產生查詢中的信息。該當前信息包括有關人的眼睛的方位的信息。該當前信息還可以包括頭部方位和其他合適的信息。在這些說明性示例中，可以定期進行操作704中的查詢。此外，眼睛方位可以是眼睛的三維位置、取向或者兩者。
[0120]虛擬環境生成器獲取有關人的第一眼睛和第二眼睛的取向的信息(操作706)。在這些說明性示例中，第一眼睛可以對應于人的左眼，而第二眼睛可以對應于人的右眼。
[0121]然后，確定頭戴式顯示裝置是否包括有關人的頭部的取向的信息(操作708 )。如果頭戴式顯示裝置包括有關頭部的取向的信息，則虛擬環境生成器獲取有關頭部的取向的信息(操作710)。
[0122]接下來，確定頭戴式顯示裝置是否包括有關頭部的位置的信息(操作712)。在操作712中，可以使用三維坐標系統描述該位置。如果頭戴式顯示裝置包括該信息，則頭戴式顯示裝置獲取有關頭部位置的信息(操作714)。在這些說明性示例中，有關頭部的取向和位置的信息形成頭部方位信息。
[0123]接下來，確定虛擬環境生成器是否已經被配置以便人使用(操作716)。如果虛擬環境生成器還未被配置以便人使用，則使用眼睛跟蹤信息計算第一眼睛和第二眼睛之間的瞳孔距離(操作718)。在這些說明性示例中，眼睛跟蹤信息可以包括第一眼睛和第二眼睛的取向、頭戴式顯示裝置的特性、眼睛跟蹤器之間的距離、傳感器觀看角度和可以被用于計算人的瞳孔間距離的其他合適的信息。
[0124]在這些說明性示例中，可以使用數個不同的技術識別瞳孔距離。一種用于識別瞳孔距離的技術包括當每只眼睛聚焦于控制點時，從每只眼睛采集多個樣本。該控制點可以是例如中心的瞄準線、顯示裝置的最外邊(extreme)或者其一些組合。接下來，計算每只眼睛的每個控制點的觀看方向。使用多個觀看方向計算眼睛相對于一個或更多眼睛跟蹤傳感器的方位。接下來，計算眼睛跟蹤傳感器之間的距離。最終，計算基于眼睛-傳感器偏移和傳感器-傳感器偏移的每只眼睛之間的距離。
[0125]可以在數個不同的位置中存儲有關人的這個信息和其他信息。例如，信息可以被存儲在頭戴式顯示裝置、虛擬環境生成器、遠程數據庫或者一些其他合適的位置中的至少一個中。在又一個說明性不例中，人可以輸入至少一些信息。
[0126]然后，虛擬環境生成器生成化身，以表示人在虛擬環境中的方位(操作720)。表示人的第一眼睛和第二眼睛的第一虛擬照相機和第二虛擬照相機被添加至化身(操作722)。使用從頭戴式顯示裝置獲取到的有關眼睛的信息執行虛擬照相機的放置。該放置也可以基于有關人的頭部的信息(如果該信息可用)。
[0127]可以基于所計算的人的眼睛之間的瞳孔距離以及與人的眼睛有關的當前信息，添加虛擬照相機。也可以使用與人的頭部有關的信息(如果可用)。虛擬照相機的水平間隔可以基于瞳孔距離。照相機離虛擬環境地面的垂直距離可以基于與人的頭部有關的信息。另外，虛擬照相機的定位還可以考慮到人的一只眼睛可能在垂直方向上高于人的另一只眼睛。虛擬照相機的定位還可以考慮到人的眼睛可能是不對稱排列的。
[0128]虛擬環境生成器使虛擬照相機定位為具有對應于人的眼睛的取向(操作724)。基于從頭戴式顯示裝置獲取的當前信息，執行該定位。以這種方式，虛擬照相機可以具有對應于人的眼睛的視點，該視點基于從頭戴式顯示裝置獲取的信息識別的眼睛的位置和眼睛的取向。
[0129]接下來，確定從頭戴式顯示裝置獲取的信息是否包括有關頭部的取向的信息(操作726)。如果獲取的信息包括有關頭部的取向的信息，則化身被定位成具有基于人的頭部的當前取向的對應取向(操作728)。
[0130]化身取向的這個改變也改變了虛擬照相機的取向，進而改變了虛擬照相機的視點。以這種方式，化身以及化身中的虛擬照相機可以反映人的頭部和人的眼睛的改變。
[0131]確定從頭戴式顯示裝置獲取的信息是否包括有關頭部的位置的信息(操作730)。如果獲取的信息包括有關頭部的位置的信息，則化身被移動以匹配人的頭部的當前位置(操作732)。
[0132]然后，虛擬環境生成器從第一虛擬照相機的視角呈現虛擬環境(操作736)。也就是說，虛擬環境生成器從特定視角產生圖形信息。這個呈現導致從第一虛擬照相機的視點產生虛擬環境的第一圖像。也就是說，虛擬環境生成器產生第一虛擬照相機所看到的虛擬環境的第一圖像。以相似的形式，虛擬環境生成器從第二虛擬照相機的視角呈現虛擬環境(操作738)。這個呈現導致從第二虛擬照相機的視點產生虛擬環境的第二圖像。與第一虛擬照相機相同，虛擬環境生成器產生第二虛擬照相機所看到的虛擬環境的第二圖像。
[0133]操作736和操作738所產生的得到的第一圖像和第二圖像從稍微不同的視點提供虛擬環境的兩個視圖。也就是說，這些圖像從稍微不同的視角(其對應于人的眼睛的視角)提供視圖。
[0134]在虛擬照相機被定位成具有對應于人的眼睛的取向的情況下，圖像被調整(tailor)為針對第一人。當第二人使用頭戴式顯示裝置時，虛擬照相機的定位不同，以考慮到第二人的眼睛的定位相對于第一人的眼睛的差異。
[0135]第一圖像被發送至頭戴式顯示裝置，以便顯示給人的第一眼睛(操作740)。第二圖像被發送至頭戴式顯示裝置，以便顯示給人的第二眼睛(操作742)。在這些說明性示例中，基本同時執行操作736和操作738。也基本同時執行操作740和操作742。
[0136]人觀看第一圖像和第二圖像(操作744)。然后，人使用自然人類雙目視覺處理，由第一圖像和第二圖像重建三維圖像(操作746)。確定是否繼續與虛擬環境交互(操作748)。如果人選擇不繼續與虛擬環境交互，則該過程終止。否則，該過程返回至操作704。
[0137]再次參考操作730，如果獲取的信息不包括頭部的位置，則該過程前進至操作736和操作738。返回至操作726，如果獲取的信息不包括頭部的取向，則該過程也前進至操作736和操作738。
[0138]返回至操作716，如果虛擬環境生成器已經被配置以便人使用，則該過程前進至操作736和738，并且不執行為頭戴式顯示裝置配置或校準虛擬環境生成器的操作。再次參考操作712，如果獲取的信息不包括頭部的位置，則該過程前進至操作716。如果獲取的信息不包括頭部的取向，則該過程也從操作708前進至操作716。
[0139]不同所示實施例中的流程和方框圖說明了說明性實施例中的設備和方法的一些可能實施方式的架構、功能以及操作。在這點上，流程圖或方框圖中的每個方框可以表示模塊、片段、功能和/或操作或步驟的一部分。例如，一個或更多方框可以被實現為程序代碼、硬件或程序代碼和硬件的組合。當在硬件中實現時，硬件可以采用例如集成電路的形式，集成電路被制造或配置為執行流程圖或方框圖中的一個或更多操作。在一些替換說明性實施例中，方框中所注釋的一個或更多功能可以不按附圖中所注釋的順序發生。例如，在一些情況下，根據所涉及的功能性，相繼示出的兩個方框可以基本同時執行，或者這些方框有時可以以相反的順序執行。同樣地，除了在流程圖或者方框圖中所示的方框之外，可以添加其他的方框。
[0140]例如，不同操作描述從頭戴式顯示裝置獲取信息。在一些說明性示例中，頭戴式顯示裝置可以自動地發送信息而不必查詢，或者虛擬環境生成器獲取信息。另外，在一些說明性示例中，可以順序地而不是基本同時執行操作736和操作738。在又一個說明性示例中，可以省略操作730和操作732。有關眼睛的方位的信息可以包括三維空間中的位置和取向。
[0141]現在參考圖8，根據說明性實施例描繪數據處理系統的方框圖的圖示。數據處理系統800可以被用于實現圖1中的計算機102、圖2中的計算機系統212以及圖5中的虛擬環境生成器502。在該說明性示例中，數據處理系統800包括通信框架802，其提供處理器單元804、存儲器806、永久存儲裝置808、通信單元810、輸入/輸出(I/O)單元812以及圖形處理單元814之間的通信。在該示例中，通信框架可以采用總線系統的形式。
[0142]處理器單元804用于執行可以被加載至存儲器806的軟件指令。處理器單元804可以是數個處理器、多個處理器核心或者一些其他類型的處理器，這取決于特定實施方式。
[0143]存儲器806和永久存儲裝置808是存儲裝置816的示例。存儲裝置是任何能夠存儲信息的硬件，所述信息是例如但不限于，數據、函數形式的程序代碼和/或暫時性和/或永久性的其他合適的信息。在這些說明性示例中，存儲裝置816還可以稱為計算機可讀存儲裝置。在這些示例中，存儲器806可以是例如，隨機存取存儲器或者任何其他合適的易失性或者非易失性存儲裝置。依據特定實施方式，永久存儲裝置808可以采用各種形式。
[0144]例如，永久存儲裝置808可以包含一個或更多組件或者裝置。例如，永久存儲裝置808可以是硬盤驅動器、閃存、可重寫光盤、可重寫磁帶或者上述一些組合。永久存儲裝置808所使用的介質也可以是可移除的。例如，可移除硬盤驅動可以被用于永久存儲裝置808。
[0145]在這些說明性示例中，通信單元810提供與其他數據處理系統或者裝置的通信。在這些說明性示例中，通信單元810是網絡接口卡。
[0146]輸入/輸出單元812允許與可以連接至數據處理系統800的其他裝置進行數據的輸入和輸出。例如，輸入/輸出單兀812可以通過鍵盤、鼠標和/或一些其他合適的輸入裝置為用戶輸入提供連接。此外，輸入/輸出單元812可以將輸出發送至打印機。圖形處理單元814提供產生圖形信息的機構，以便向用戶顯示。
[0147]用于操作系統、應用和/或程序的指令可以位于存儲裝置816中，存儲裝置816通過通信框架802與處理器單元804通信。處理器單元804使用計算機實現的指令執行不同實施例的過程，這些指令可以位于存儲器中，例如存儲器806。
[0148]這些指令被稱為程序代碼、計算機可用程序代碼或者計算機可讀程序代碼，它們可以由處理器單元804中的處理器讀取和執行。不同實施例中的程序代碼可以體現在不同的物理或者計算機可讀存儲介質上，例如存儲器806或者永久存儲裝置808。
[0149]程序代碼818以功能形式位于計算機可讀介質820 (其為選擇性可移除的)上，并且可以被加載至或者轉移至數據處理系統800，以便由處理器單元804執行。在這些說明性示例中，程序代碼818和計算機可讀介質820形成計算機程序產品822。在一個示例中，計算機可讀介質820可以是計算機可讀存儲介質824或者計算機可讀信號介質826。
[0150]在這些說明性示例中，計算機可讀存儲介質824是用于存儲程序代碼818的物理或者有形存儲裝置，而不是傳播或者傳輸程序代碼818的介質。
[0151]替換地，可以使用計算機可讀信號介質826將程序代碼818傳遞至數據處理系統800。計算機可讀信號介質826可以是，例如，包含程序代碼818的被傳播的數據信號。例如，計算機可讀信號介質826可以是電磁信號、光信號和/或任何其他合適類型的信號。可以通過通信鏈路傳輸這些信號，例如無線通信鏈路、光纜、同軸電纜、電線和/或任何其他合適類型的通信鏈路。
[0152]針對數據處理系統800所示的不同組件并非意味著對可以實現不同的實施例的方式提供架構限制。可以在包括除了和/或代替針對數據處理系統800所示的組件的數據處理系統中實現不同說明性實施例。圖8所示的其他組件可以根據所示的說明性示例而變化。可以使用能夠運行程序代碼818的任何硬件裝置或者系統實現不同的實施例。
[0153]因此，說明性實施例向與虛擬環境交互的人提供更自然的觀看體驗。在一個說明性示例中，執行除了跟蹤人的頭部之外的額外參數。虛擬環境生成器考慮到有關人的眼睛的信息。
[0154]例如，除人的頭部的位置和取向之外，還考慮眼睛的瞳孔距離和取向。因此，當為人產生圖像時，可以考慮到由人的高度差異所致的不同瞳孔距離或者視線距離造成的人之間的各個距離。因此，為每個人產生虛擬環境的自定義表示。
[0155]在一個或更多說明性示例中，跟蹤眼睛的方位，從而識別虛擬環境中的觀看位置和方向。也就是說，針對人的每只眼睛產生視點。這些視點用于為人產生虛擬環境中的圖像。在說明性示例中使用虛擬照相機，從而在虛擬環境中重新生成人的對應的視點。
[0156]因此，人可以觀看二維圖像，并且這個人重建三維圖像。可以使用自然的雙目視覺處理執行這個重建，在其中人根據兩個二維圖像重建三維圖像，每個二維圖像是專門針對人的特定眼睛產生的。
[0157]因此，通過一個或更多說明性實施例，人可以具有虛擬環境的更多真實視圖。此夕卜，還可以減少與虛擬環境交互導致的不期望的效果。
[0158]給出不同說明性實施例是為了例示和說明，而無意進行窮舉或被限制于所公開的形式的實施例。許多修改和變化對于本領域技術人員是顯而易見的。進一步地，不同的說明性實施例與其他說明性實施例相比可以提供不同的特征。選擇并且描述了所選的實施例是為了更好地解釋實施例的原理、實際應用，并且使本領域技術人員能夠理解具有適于所考慮的特定用途的不同修改的各種實施例的公開。
【權利要求】
1.一種設備，其包含: 圖像處理器(216)，其被配置為接收用于人(206)的頭部(236)中的第一眼睛(234)的第一眼睛(234)方位信息(226)以及用于所述人(206)的所述頭部(236)中的第二眼睛(240)的第二眼睛方位信息(228)； 基于用于所述第一眼睛(234)的所述第一眼睛方位信息(226)，為所述第一眼睛(234)產生虛擬環境(204)的第一圖像(252)； 基于用于所述第二眼睛(240)的所述第二眼睛方位信息(228)，為所述第二眼睛(240)產生所述虛擬環境(204)的第二圖像(254)； 發送所述第一圖像(252)和所述第二圖像(254)，以便向所述人(206)顯示。
2.根據權利要求1所述的設備，還包含: 控制器(214)，其被配置為產生所述虛擬環境(204)； 頭部跟蹤器(405)，其被配置為跟蹤所述頭部(236)的所述頭部方位(264)，并且產生用于所述頭部(236)的所述頭部方位的所述頭部方位信息(230);以及 其中所述圖像處理器(216)還被配置為接收用于所述人(206)的所述頭部(236)的頭部方位(264)的頭部方位(264)信息(230)，并且基于用于所述第一眼睛(234)的所述第一眼睛方位信息(226 )和所述頭部方位(264 )信息(230 )，為所述第一眼睛(234 )產生所述虛擬環境(204)的所述第一圖像(252)，并且基于用于所述第二眼睛(240)的所述第二眼睛方位信息(228)和所述頭部方位信息(230)，為所述第二眼睛(240)產生所述虛擬環境(204)的所述第二圖像(254)。
3.根據權利要求1所述的設備，其中所述顯示裝置(220)被配置為提供除了所述第一圖像(252)和所述第二圖像(254)之外的所述人(206)周圍的物理環境(202)的視圖；以及 其中所述圖像處理器(216)被配置為: 識別所述虛擬環境(204)中的第一虛擬照相機(244)的第一方位(256)，其代表所述虛擬環境(204)中的所述第一眼睛(234)的第一視點(258)，并且識別所述虛擬環境(204)中的第二虛擬照相機(246)的第二方位(260)，其代表所述虛擬環境(204)中的所述第二眼睛(240)的第二視點(262)； 產生所述第一虛擬照相機(244)所看到的所述虛擬環境(204)的所述第一圖像(252);以及 產生所述第二虛擬照相機(246)所看到的所述虛擬環境(204)的所述第二圖像(254)。
4.根據權利要求1所述的設備，還包含: 顯示裝置(220)，其被配置為接收所述第一圖像(252)和所述第二圖像(254)，將所述第一圖像(252)顯示給所述第一眼睛(234)，并且將所述第二圖像(254)顯示給所述第二眼睛(240);以及 其中所述顯示裝置(220)包括: 第一顯示器(512)，其被配置為將所述第一圖像(252)顯示給所述第一眼睛(234);以及 第二顯示器(514)，其被配置為將所述第二圖像(254)顯示給所述第二眼睛(240)。
5.根據權利要求1所述的設備，還包含: 眼睛跟蹤系統(402)，其被配置為跟蹤所述第一眼睛(234)的第一方位(256)，跟蹤所述第二眼睛(240)的第二方位(260)； 使用所述第一眼睛(234)的所述第一方位(256)，產生所述第一眼睛方位信息(226)；以及 使用所述第二眼睛(240)的所述第二方位(260)，產生所述第二眼睛方位信息(228)。
6.根據權利要求2所述的設備，還包含: 所述虛擬環境(204)中的化身(248)，其中所述化身(248)代表所述虛擬環境(204)中的所述人(206)； 與所述虛擬環境(204)中的所述化身(248)的頭部(250)關聯的第一虛擬照相機(244)，其中使用所述第一眼睛方位信息(226)定位所述第一虛擬照相機(244)； 與所述虛擬環境(204)中的所述化身(248)的所述頭部(250)關聯的第二虛擬照相機(246)，其中使用所述第二眼睛方位信息(228)定位所述第二虛擬照相機(246)； 其中使用所述頭部方位信息(230)在垂直方向上定位所述第一虛擬照相機(244)和所述第二虛擬照相機(246);以及 其中在所述虛擬環境(204)內移動所述化身(248)，從而使用用于所述頭部(250)的方位的所述頭部方位信息(230)匹配所述頭部(236)的方位。
7.根據權利要求1所述的設備，其中所述第一圖像(252)提供所述虛擬環境(204)的第一視點(258)，以及所述第二圖像(254)提供所述虛擬環境(204)的第二視點(262)，其中所述第一視點(258)不同于所`述第二視點(262)。
8.根據權利要求1所述的設備，其中所述第一眼睛方位信息(226)包括所述第一眼睛(234)的位置和所述第一眼睛(234)的取向，以及所述第二眼睛方位信息(228)包括所述第二眼睛(240)的位置和所述第二眼睛(240)的取向。
9.一種用于顯示虛擬環境(204)的方法，所述方法包含: 接收用于人(206)的頭部(236)的第一眼睛(234)的第一眼睛方位信息(226)和用于所述人(206)的所述頭部(236)的第二眼睛(240)的第二眼睛方位信息(228)； 基于所述第一眼睛方位信息(226)，為所述第一眼睛(234)產生所述虛擬環境(204)的第一圖像(252)； 基于用于所述第二眼睛(240)的所述第二眼睛方位信息(228)，為所述第二眼睛(240)產生所述虛擬環境(204)的第二圖像(254)； 發送所述第一圖像(252)和所述第二圖像(254)，以便向所述人(206)顯示。
10.根據權利要求9所述方法，還包含: 接收用于所述人(206)的所述頭部(236)的頭部方位(264)的頭部方位信息(230)，其中產生所述第一圖像(252)包含: 基于用于所述第一眼睛(234)的所述第一眼睛方位信息(226)和所述頭部方位信息(230)，為所述第一眼睛(234)產生所述虛擬環境(204)的所述第一圖像(252)，其中產生所述第二圖像(254)包含: 基于用于所述第二眼睛(240)的所述第二眼睛方位信息(228)以及所述頭部方位信息(230)，為所述第二眼睛(240)產生所述虛擬環境(204)的所述第二圖像。
11.根據權利要求9所述的方法，還包含: 識別所述虛擬環境(204)中的第一虛擬照相機(244)的第一方位(256)，其代表所述虛擬環境(204)中的所述第一眼睛(234)的第一視點(258)，并且識別所述虛擬環境(204)中的第二虛擬照相機(246)的第二方位(260)，其代表所述虛擬環境(204)中的所述第二眼睛(240)的第二視點(262)，其中產生所述第一圖像(252)包含: 產生所述第一虛擬照相機(244)所看到的所述虛擬環境(204)的所述第一圖像(252)，其中產生所述第二圖像(254)包含: 產生所述第二虛擬照相機(246)所看到的所述虛擬環境(204)的所述第二圖像(254)。
12.根據權利要求9所述的方法，還包含: 使用顯示裝置(220 )向所述第一眼睛(234)顯示所述第一圖像(252 );以及 使用所述顯示裝置(220)向所述第二眼睛(240)顯示所述第二圖像(254)。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述顯示裝置(220)選自以下中的一個:頭戴式顯示系統(302)、快門顯示系統(304)、偏振顯示系統(306)、視網膜顯示系統(308)以及接觸透鏡顯示系統(310)。
14.根據權利要求9所述的方法，還包含: 使用眼睛跟蹤系統(402)跟蹤所述第一眼睛(234)的第一方位(256)以及所述第二眼睛(240)的第二方位(260);以及 使用所述第一眼睛(234)的所述第一方位(256)產生所述第一眼睛方位信息(226)，并且使用所述第二眼睛(240)的所述第二方位(260)產生所述第二眼睛方位信息(228)。
15.根據權利要求12所述的設備，其中所述顯示裝置(220)被配置為提供除了所述第一圖像(252)和所述第二圖像(254`)之外的所述人(206)周圍的物理環境(202)的視圖。
【文檔編號】G06F3/01GK103793049SQ201310516866
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2012年10月26日
【發明者】C·L·科溫頓 申請人:波音公司