经由透视显示器来显示阴影制造技术

公开了涉及对由透视显示器上显示的对象图像投影在真实世界背景上的阴影的图像进行呈现的各种实施例。例如，所公开的一个实施例提供了一种操作具有透视显示屏的显示设备的方法。该方法包括：在透视显示屏上显示对象的图像，以及在显示该对象的图像的同时，通过以下来显示由该对象投影在背景场景上的阴影的图像：获取背景场景的图像，确定该阴影在该背景场景的图像中的位置，通过与该阴影内的亮度相比增加与该阴影相邻的区域内的相对亮度来渲染背景场景的经增强图像，以及显示该背景场景的经增强图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经由透视显示器来显示阴影背景各种技术可允许用户体验真实世界和虚拟世界的混合。例如，某些显示设备(诸如，各种头戴式显示设备)可包括透视显示器，该透视显示器允许将显示图像叠加在真实世界背景上。通过这种方式，图像可被显示成使得它们表现为与真实世界背景中的元素混合。概述公开了涉及对由透视显示系统上显示的虚拟图像投影在真实世界背景上的阴影的图像进行呈现的各种实施例。例如，所公开的一个实施例提供了一种操作具有透视显示屏的显示设备的方法。该方法包括在透视显示屏上显示对象的图像，并在显示该对象的图像的同时，显示由该对象投影在背景场景上的阴影的图像。通过以下方式显示该阴影的图像：获取背景场景的图像，确定该阴影在该背景场景的图像中的位置，通过与该阴影内的亮度相比增加与该阴影相邻的区域内的相对亮度来渲染该背景场景的经增强图像，以及显示该背景场景的经增强图像。提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的选择的概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。附图简述图1示出了用户在示例使用环境中佩戴着透视显示系统的实施例。图2示出了图1的用户在图1的使用环境中查看对象以及由该对象投影在背景场景中的阴影的图像的实施例的视角。图3示出了描绘操作透视显示系统的方法的一实施例的流程图。图4示出了透视显示系统的实施例的框图。图5示出了图1的实施例的透视图。详细描述如上所提及的，透视显示设备可允许将显示图像呈现在真实世界背景上，使得这些显示图像中的对象可表现为与真实世界背景混合。然而，此类图像呈现的各个方面可使得显示的对象看上去较不逼真。例如，由真实世界对象投影的阴影可能明显地不在显示设备上所显示的对象上。生成虚拟对象在真实世界背景上的阴影的图像可造成各种挑战。例如，在经由投影或经由嵌入式发射显示技术(例如，透明有机发光设备)在透视显示屏上形成图像的情况下，这些显示图像向如用户查看到的场景添加了附加的光。相反，阴影是通过从场景中减去光来创建的。由于此类技术不允许从真实世界背景场景中减去光，因此显示由虚拟对象投影在真实世界背景上的阴影可造成困难。因此，所公开的实施例涉及在透视显示设备中通过减少如用户所查看到的背景场景的非阴影区域的相对亮度来在背景场景上形成阴影。简言之，获取背景场景的参考图像，潜在地在全局上降低该参考图像的亮度，并随后以使得形成背景场景的经增强图像的方式重新渲染该参考图像，在该经增强图像中，背景图像的非阴影图像区域比阴影区域具有更大的相对亮度。随后，在真实世界背景上向用户显示背景场景的经增强图像，以及阴影的图像表现为源自的虚拟对象的图像。将背景场景的经增强图像显示在真实世界背景上有效地向如查看者所感知的真实世界背景场景的期望非阴影部分添加了光。这可创建由被显示的虚拟对象投影在背景场景中的真实世界对象上的阴影的图像的效果。在某些实施例中，背景场景的经增强图像的非阴影区域与该背景场景的经增强图像的阴影区域相比在亮度方面的增加可能是全局范围的，使得所有非阴影区域与阴影区域相比相对增加了。在其他实施例中，亮度方面的增加可能对于与每一阴影相邻的区域是局部的。此外，在某些实施例中，为了减轻背景场景的经增强图像的经添加光的效果，透视显示屏可包括用于减少通过该透视屏的背景光量的光学器件(诸如，中性密度滤波器)。图1解说了针对头戴式显示系统形式的透视显示设备100的实施例的使用环境。正佩戴着透视显示设备100的用户102位于房间内，并被示为面向墙壁104。出于清楚的目的，在用户视野内的房间的地板106或墙壁104上没有示出物理对象。然而，将理解，这些透视显示设备100可在实际上任何(室内或室外)环境中使用。从用户102的视角示出的图2解说了在透视显示设备100上显示的巫师形式的对象200的图像，使得对象200表现为位于图1的空白查看环境中。此外，由对象200投影的阴影202的图像被示为好像投影在真实世界背景上。在所描绘的实施例中，该阴影以与真实阴影相同的方式跟随地板106和墙壁104的轮廓。然而，其他实施例可以按其他方式来解决随背景表面轮廓的变化而改变。将理解，该阴影可具有任何合适的尺寸、形状、强度和方向，这取决于用于计算该阴影的外观的虚拟光源的类型和位置。如上所提及的，阴影202的图像可以通过以下方式来生成：将背景场景的图像重新渲染在实际的背景场景上，使得该背景场景的图像的非阴影区域的相对亮度与阴影区域相比增加了。图3示出了描绘按此类方式显示阴影图像的方法300的示例实施例的流程图。方法300包括在302在透视显示屏上显示对象的图像，以及在304，获取在透视显示设备的用户的视野内的背景场景的参考图像。可以按各种方式处理背景场景的参考图像以形成背景场景的经增强图像。例如，在305，方法300包括确定由被显示对象生成的阴影在背景场景中的位置。可以按任何合适的方式(包括但不限于经由在计算机图形中使用的常规实时阴影生成技术)来确定该阴影的位置。将理解，该阴影的位置和外观可取决于确定阴影位置时所施加的一个或多个虚拟光源的类型(例如，平行光线、散射光等)和位置(例如，在头顶上、倾斜的等)以及所采用的特定阴影生成方法。如以上所提及的，阴影在背景图像中的位置可取决于使用环境的结构。例如，阴影可取决于使用环境中阴影将被投影到的各表面的形状和定向而改变方向和/或形状。因此，在某些实施例中，可执行图像处理以确定可影响阴影的外观的表面轮廓变化，并且随后在确定阴影位置时可计及此类轮廓变化。在确定了阴影位置后，方法300包括在308通过与阴影区域内的亮度相比增加在与阴影区域相邻的非阴影区域内的背景场景的相对亮度来渲染背景场景的经增强图像。这可涉及各种过程。例如，在一些实施例中，整个背景场景的图像可能首先被调暗以形成基础图像，并且随后期望的非阴影区域可相对于阴影区域被选择性地调亮。另选地和/或另外地，期望的阴影区域可相对于非阴影区域被选择性地调暗。将理解，在合适的情况下(诸如，在低光使用环境中)可省略此类对背景场景的原始图像的预先调暗。此外，将理解背景场景的原始图像被调暗的量可以是固定的或可变的，并且可基于诸如被中性密度滤波器移除的背景光的量、背景光在实际或期望使用环境中的强度等因素来选择或改变背景场景的原始图像被调暗的量。在某些实施例中，如310处所指示的，图像的非阴影区域的相对亮度可以被全局地调亮，使得该背景场景的经增强图像中的所有非阴影区域的相对亮度相对于所有阴影区域而言被增加了。在其他实施例中，如312处所指示的，非阴影区域的相对亮度可被局部地增加。在此类实施例中，相对亮度差可具有位于阴影/非阴影边界处或该边界附近的最大值，并且根据距该阴影区域的距离而从该最大值减少。由于人类视觉系统对渐进光亮变化的较低的敏感性，因此对足够渐进的亮度梯度的使用(作为非限制性示例，大于20度的视角)可有助于使得在阴影周围的亮点较不明显。将理解，由于人类眼睛对超过狭窄范围的亮度变化的敏感性，此类亮度梯度在它们跨越背景图像中例如不同色彩、纹理等之间的边缘的情况下可能更明显。因此，如314处所指示的，与阴影区域相邻的非阴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作具有透视显示屏的显示设备的方法，所述方法包括：在所述透视显示屏上显示对象的图像；以及在显示所述对象的图像的同时，通过以下来显示由所述对象投影在背景场景上的阴影的图像：获取背景场景的图像，确定所述阴影在所述背景场景的图像中的位置，通过与所述阴影内的亮度相比增加与所述阴影相邻的区域内的相对亮度来渲染所述背景场景的经增强图像，以及显示所述背景场景的经增强图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.12 US 13/323,4031.一种操作具有透视显示屏和图像传感器的显示设备的方法，所述方法包括：在所述透视显示屏上显示对象的图像；以及在显示所述对象的图像的同时，通过以下来显示由所述对象投影在真实世界背景场景上的阴影的图像：经由所述图像传感器获取能透过所述透视显示屏查看的所述真实世界背景场景的图像，确定所述阴影在所述真实世界背景场景的图像中的位置，通过以下来渲染所述真实世界背景场景的图像以形成所述真实世界背景场景的经增强图像：与所述阴影内的亮度相比，增加所述真实世界背景场景在所述真实世界背景场景的经增强图像中的与所述阴影相邻的区域内的亮度，以及经由所述透视显示屏将所述真实世界背景场景的经增强图像显示在所述真实世界背景场景之上并与所述真实世界背景场景对准。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括经由中性密度滤波器来减少通过所述透视显示屏的自然光量。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，渲染所述真实世界背景场景的经增强图像包括不增加所述阴影内的亮度。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，渲染所述真实世界背景场景的经增强图像包括全局地调暗所述真实世界背景场景的图像。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，增加与所述阴影相邻的区域内的亮度包括全局地增加非阴影区域的亮度。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，增加与所述阴影相邻的区域内的亮度包括局部地增加所述亮度，使得亮度差根据距所述阴影的距离而减少。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括检测所述真实世界背景场景的图像中超过预先选择的阈值梯度的边缘，并在所述边缘处终止所述亮度方面的增加。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括确定环境光的色彩分布，并通过以下来增加所述亮度：基于所述环境光的所述色彩分布来增加所述亮度。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，显示所述对象的图像以及所述对象的阴影的图像包括在头戴式显示系统上显示所述对象的图像以及所述对象的所述阴影的图像。10.一种头戴式显示系统，包括：透视显示屏；图像产生系统，所述图像产生系统被配置成在所述透视显示屏上显示图像；图像传感器，所述图像传感器被配置成获取能通过所述透视显示屏查看的真实世界背景场景的图像；逻辑子系统；以及数据保持子系统，所述数据保持子系统包含可由逻辑子系统执行的指令以：在所述透视显示屏上显示对象的图像；以及在显示所述对象的图像的同时，通过以下来显示由所述对象投影在所述真实世界背景场景上的阴影的图像：经由所述图像传感器获取能够透过所述透视显示屏查看的所述真实世界背景场景的图像，确定所述阴影在所述真实世界背景场景的图像中的位置，渲染所述真实世界背景场景的图像以形成所述真实世界背景场景的经增强图像，其中所述真实世界背景场...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·兰姆，
申请(专利权)人：微软公司，
类型：发明
国别省市：美国;US