一种虚拟屏幕的显示方法和显示系统与流程

本发明属于vr显示，尤其涉及一种虚拟屏幕的显示方法和显示系统。

背景技术：

1、在vr（虚拟现实）和ar（增强现实）应用中，虚拟屏幕是用户透过头戴设备看到的数字显示屏，它并非真实存在的物理屏幕，而是由计算机生成并通过光学系统投射至用户视网膜上的图像。

2、在当前的体感交互过程中，用于虚拟屏幕显示的图像源均来自实时计算得到的，虚拟显示设备为了能够快速进行渲染，需要配备高性能的图像处理器（gpu），尽管如此，对于模型精度较高的场景，进行渲染还是需要花费大量的算力，现有技术中为了解决这一技术问题，常采用帧预测的方式为动作预测和异步时间扭曲，动作预测为游戏引擎可以基于玩家输入设备的历史行为模式预测接下来可能发生的动作，并提前渲染与之对应的画面，异步时间扭曲是对上一帧已渲染的画面进行几何变形，从而快速适应用户头部的新位置，对于动作预测而言，其是根据玩家的历史行为模式进行预测，但对于自由度更大的场景，其无法适用，异步时间扭曲是根据上一帧画面进行扭曲，其并非是实时渲染的结果，因此显示的画面会出现失真的情况，无论是上面哪一种帧预测方式，其无法实现全场景化的实时渲染，影响了用户的观看体验。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种虚拟屏幕的显示方法，旨在解决现有技术无法提供全场景的实时渲染，影响用户观看体验的问题。

2、本发明是这样实现的，一种虚拟屏幕的显示方法，所述方法包括：

3、构建三维场景模型，基于三维场景模型构建三维坐标系，并确定取景器的起始位置；

4、获取设备位移数据，基于设备位移数据构建位移预测函数，通过位移预测函数计算设备的预测轨迹坐标；

5、基于设备的预测轨迹坐标生成移动速度预测函数，基于移动速度预测函数计算设备速度预测数据；

6、获取设备角度转动数据，基于设备角度转动数据构建角度预测函数，根据预测轨迹坐标、设备速度预测数据和角度预测函数进行场景预渲染。

7、优选的，所述获取设备位移数据，基于设备位移数据构建位移预测函数，通过位移预测函数计算设备的预测轨迹坐标的步骤，具体包括：

8、获取设备位移数据，将设备位移数据拆解为坐标轴位移数据，所述坐标轴位移数据包括x轴位移数据、y轴位移数据和z轴位移数据；

9、基于坐标轴位移数据进行函数拟合，得到位移预测函数，所述位移预测函数的自变量为时间值；

10、按照预设的数据采样率确定轨迹坐标生成间隔，通过位移预测函数计算预测轨迹坐标。

11、优选的，所述基于设备的预测轨迹坐标生成移动速度预测函数，基于移动速度预测函数计算设备速度预测数据的步骤，具体包括：

12、根据预测轨迹坐标计算取景器在各个预测轨迹坐标上的移动速度，得到多组速度坐标，所述速度坐标的横坐标为时间值，速度坐标的纵坐标为速度值；

13、对速度坐标进行函数拟合，得到移动速度预测函数，所述移动速度预测函数的自变量为时间值；

14、提取预测轨迹坐标对应的时间值，将其代入移动速度预测函数，生成设备速度预测数据。

15、优选的，所述获取设备角度转动数据，基于设备角度转动数据构建角度预测函数，根据预测轨迹坐标、设备速度预测数据和角度预测函数进行场景预渲染的步骤，具体包括：

16、根据预测轨迹坐标匹配对应的设备速度预测数据，获取设备角度转动数据，构建角度预测函数，基于角度预测函数计算角度偏转值；

17、提取设备速度预测数据，根据取景器在该预测轨迹坐标处的速度值，确定偏转角度切片间隔；

18、根据预测轨迹坐标确定取景器的位置，根据偏转角度切片间隔从该取景器所在的位置选择多个图像采集方向，并进行场景预渲染。

19、优选的，通过虚拟屏幕进行显示时，实时读取取景器的实际位置坐标，基于实际位置坐标调取经过场景预渲染的画面数据，根据该画面数据进行显示。

20、本发明的另一目的在于提供一种虚拟屏幕的显示系统，所述系统包括：

21、场景构建模块，用于构建三维场景模型，基于三维场景模型构建三维坐标系，并确定取景器的起始位置；

22、轨迹预测模块，用于获取设备位移数据，基于设备位移数据构建位移预测函数，通过位移预测函数计算设备的预测轨迹坐标；

23、设备速度预测模块，用于基于设备的预测轨迹坐标生成移动速度预测函数，基于移动速度预测函数计算设备速度预测数据；

24、场景预渲染模块，用于获取设备角度转动数据，基于设备角度转动数据构建角度预测函数，根据预测轨迹坐标、设备速度预测数据和角度预测函数进行场景预渲染。

25、优选的，所述轨迹预测模块包括：

26、数据拆解单元，用于获取设备位移数据，将设备位移数据拆解为坐标轴位移数据，所述坐标轴位移数据包括x轴位移数据、y轴位移数据和z轴位移数据；

27、位移函数拟合单元，用于基于坐标轴位移数据进行函数拟合，得到位移预测函数，所述位移预测函数的自变量为时间值；

28、轨迹计算单元，用于按照预设的数据采样率确定轨迹坐标生成间隔，通过位移预测函数计算预测轨迹坐标。

29、优选的，所述设备速度预测模块包括：

30、速度坐标提取单元，用于根据预测轨迹坐标计算取景器在各个预测轨迹坐标上的移动速度，得到多组速度坐标，所述速度坐标的横坐标为时间值，速度坐标的纵坐标为速度值；

31、速度函数拟合单元，用于对速度坐标进行函数拟合，得到移动速度预测函数，所述移动速度预测函数的自变量为时间值；

32、速度预测计算单元，用于提取预测轨迹坐标对应的时间值，将其代入移动速度预测函数，生成设备速度预测数据。

33、优选的，所述场景预渲染模块包括：

34、角度计算单元，用于根据预测轨迹坐标匹配对应的设备速度预测数据，获取设备角度转动数据，构建角度预测函数，基于角度预测函数计算角度偏转值；

35、偏转间隔计算单元，用于提取设备速度预测数据，根据取景器在该预测轨迹坐标处的速度值，确定偏转角度切片间隔；

36、动态渲染单元，用于根据预测轨迹坐标确定取景器的位置，根据偏转角度切片间隔从该取景器所在的位置选择多个图像采集方向，并进行场景预渲染。

37、优选的，通过虚拟屏幕进行显示时，实时读取取景器的实际位置坐标，基于实际位置坐标调取经过场景预渲染的画面数据，根据该画面数据进行显示。

38、本发明提供的一种虚拟屏幕的显示方法，对穿戴设备的移动轨迹进行分析，基于多个自由度拟合穿戴设备的轨迹函数，基于轨迹函数来对穿戴设备的移动方向进行预测，基于预测结果对场景进行预渲染，根据穿戴设备的实际位置选择对应的预渲染结果进行显示，大大提升了渲染效率，无需实时渲染却具有实时渲染的结果，对穿戴设备的性能要求大幅降低。

技术特征：

1.一种虚拟屏幕的显示方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的虚拟屏幕的显示方法，其特征在于，所述获取设备位移数据，基于设备位移数据构建位移预测函数，通过位移预测函数计算设备的预测轨迹坐标的步骤，具体包括：

3.根据权利要求1所述的虚拟屏幕的显示方法，其特征在于，所述基于设备的预测轨迹坐标生成移动速度预测函数，基于移动速度预测函数计算设备速度预测数据的步骤，具体包括：

4.根据权利要求1所述的虚拟屏幕的显示方法，其特征在于，所述获取设备角度转动数据，基于设备角度转动数据构建角度预测函数，根据预测轨迹坐标、设备速度预测数据和角度预测函数进行场景预渲染的步骤，具体包括：

5.根据权利要求1所述的虚拟屏幕的显示方法，其特征在于，通过虚拟屏幕进行显示时，实时读取取景器的实际位置坐标，基于实际位置坐标调取经过场景预渲染的画面数据，根据该画面数据进行显示。

6.一种虚拟屏幕的显示系统，其特征在于，所述系统包括：

7.根据权利要求6所述的虚拟屏幕的显示系统，其特征在于，所述轨迹预测模块包括：

8.根据权利要求6所述的虚拟屏幕的显示系统，其特征在于，所述设备速度预测模块包括：

9.根据权利要求6所述的虚拟屏幕的显示系统，其特征在于，所述场景预渲染模块包括：

10.根据权利要求6所述的虚拟屏幕的显示系统，其特征在于，通过虚拟屏幕进行显示时，实时读取取景器的实际位置坐标，基于实际位置坐标调取经过场景预渲染的画面数据，根据该画面数据进行显示。

技术总结
本发明适用于VR显示技术领域，尤其涉及一种虚拟屏幕的显示方法和显示系统，所述方法包括：构建三维场景模型，构建三维坐标系，并确定取景器的起始位置；获取设备位移数据，构建位移预测函数，通过位移预测函数计算设备的预测轨迹坐标；基于设备的预测轨迹坐标生成移动速度预测函数，基于移动速度预测函数计算设备速度预测数据；获取设备角度转动数据，基于设备角度转动数据构建角度预测函数，根据预测轨迹坐标、设备速度预测数据和角度预测函数进行场景预渲染。本发明根据穿戴设备的实际位置选择对应的预渲染结果进行显示，大大提升了渲染效率，无需实时渲染却具有实时渲染的结果，对穿戴设备的性能要求大幅降低。

技术研发人员：罗运新,丁雪峰,万山
受保护的技术使用者：深圳市七彩虹禹贡科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22