微软AR/VR专利分享一种用于瞳孔间距确定的机制
确定瞳孔间距
（映维网Nweon 2022年05月12日）人的面型和尺寸不尽相同，为了适配尽可能多的用户并向其提供清晰的画像，并且确保设备不会给鼻子造成不适，大多数现代头显都提供透镜调整机制，亦即瞳孔间距调整。正在积极研发AR/VR头显的微软同样有探索类似的机制。
在名为“Determining inter-pupillary distance”的专利申请中，这家公司就介绍了一种用于确定瞳孔间距，并相应地作用后续的IPD调整。
在一个实施例中，为了实现深度感知，头显设备的图像生成系统可以在渲染焦平面渲染虚拟对象的两个图像，使得虚拟对象在两个图像中的相对位置之间存在双目视差。例如，双眼视差可以是水平视差，其中虚拟对象在两个图像中的相对位置在x轴方向分开。x轴可以定义为相对于用户水平地向左和向右延伸的轴，y轴相对于用户垂直地向上和向下延伸，z轴则相对于用户向前和向后延伸，并且与x轴和y轴正交。
如图2所示，左虚拟摄像头36和右虚拟摄像头38的相对位置在x轴上彼此间隔40。这个距离40可以表示头显设备10的初始预设IPD。有时候，由距离40表示的初始预设IPD可以不同于如图2所示的用户实际IPD 42。因此，当查看左图像28和右图像30时，用户将不会实际感觉到虚拟对象26位于其期望深度处。
图3说明了单眼感知的IPD错误示例。在这个示例中，从左虚拟相机36的视角查看虚拟对象26，导致在渲染焦平面32渲染左图像28。头显设备10不在用户的右眼48呈现从右虚拟相机的视角观看的虚拟对象26的视图。因为人们的一只眼睛比另一只眼睛更占主导地位。在一个示例中，头显设备10可以向用户的右眼48显示阻挡光50，以模糊用户右眼对真实世界环境的视图感知。以这种方式，用户可以更容易且舒适地用左眼46查看左图像28和周围的真实世界环境。微软指出，这种方式可以增强用户确定左图像28何时看起来与真实世界环境中的相应物理对象对准的能力。
如图3所示，当用用户的左眼46观看左图像28时，用户将不会感觉到虚拟对象26存在于预期的位置和深度。在所述示例中，由于用户的IPD大于默认IPD，用户的左眼46相对于左虚拟相机36向左移动。
人眼对对准误差非常敏感。即使头显设备10的初始预设默认IPD与用户的实际IPD之间存在微小差异，都会用户感知到虚拟对象相对于虚拟世界处于不正确的位置和/或深度。如图2和图3所示，这种错误发生在两个眼睛系统和一个眼睛系统中。在增强现实环境中，用户可能会特别注意到这一错误。
图4介绍了微软提出的IPD距离确定方法。图4示意性地示出了在起居室200中佩戴头显设备10的用户24。
在一个示例中，头显设备10可以连续检测和/或捕获物理对象和其他物理特征的图像。可以分析所述类图像，以确定一个或多个适合于确定用户IPD的物理对象。换句话说，头显设备10可以编程地检测一个或多个物理对象。头显设备10随后可以提供引导，引导用户24到达对象所在的区域和/或对象本身。在图4的示例中，头显设备10可以将位于房间200中的艺术品204定位。头显设备10可以通过使用指向艺术品204的箭头来显示诸如“看这里”之类的文本，从而向用户24提供视觉指导。
用户24可以向左移动，靠近艺术品204和桌子210。图5示出了对于艺术品204的用户视图。用户可以通过使头显设备10捕捉艺术品的图像来选择艺术品204的图像。头显设备10可以指示用户24捕捉物理对象的图像。
在一个实施例中，头显设备10可以选择性地拍摄用户选择的对象的图像来节省功率和资源。
再次参考图5，用户24可以控制头显设备10捕捉艺术品204的一个或多个图像。头显设备10可以连续成像或重新扫描选定的物理对象，并且可以在对准过程中基于这种重新扫描连续呈现相应的图像。以这种方式，对准过程中物理对象的任何潜在移动都可能偏移。在一个示例中，这种连续的重新扫描和渲染可使用户能够为对准过程选择本质上非静止的手持对象。
如上所述，头显设备10可以编程地检测和/或捕获物理对象和其他物理特征的图像。使用所述数据，头显设备10可以编程地识别适合于确定用户的IPD的物理对象。
参考图6，头显设备10可以以用户24感知图像600偏离艺术品204的方式显示艺术品204的图像600。可以基于默认视图矩阵的特征渲染和显示图像600的视图，例如视图矩阵在虚拟世界中的位置和方向。因此，由于默认视图矩阵的特征可能偏离用户眼睛的实际特征，例如IPD，用户可能会感觉到图像600位于相对于真实世界环境的错误位置或深度。结果，用户可以感知到图像600实际上没有与艺术品204对准。
头显设备10可指示用户24提供对准用户输入，以将图像600与艺术品204对准。在图6的示例中，头显设备10可以为用户提供音频指令，以将图像600与艺术品204对准。
在一个实施例中，头显设备10可以显示一个或多个对准图标或其他用户界面元素，用户24可以通过元素操纵图像600的感知位置。在图6的示例中，可以在图像600周围显示表示移动方向“左”610、“右”620、“上”630和“下”640的四个图标。然后，用户24可以选择对准图标以在相应方向上移动图像600的感知位置。例如，参照图7，用户24可以选择左图标610和向上图标630，以使图像600的感知位置更靠近与艺术品204对准的位置。
对准用户输入可能会更改默认视图矩阵的一个或多个特征，例如方向和位置，而不是图像移动。通过改变默认视图矩阵的方向和位置，向用户显示的图像600的视图同时会改变，并且用户将感知到图像位置的相应改变。
在一个实施例中，头显设备10可以从用户24接收与向右移动图像800的感知位置相对应的初始对准用户输入。作为响应，头显设备10可以将图像800的感知位置沿X轴向右移动初始距离A。在这样的移动之后，用户可以感知图像位于第一更新位置830。
随后，头显设备10可接收与在相反方向上或沿X轴向左移动图像800的感知位置相对应的后续对准用户输入。作为响应，头显设备10可以将图像800的感知位置向左移动小于初始距离a的后续距离B。在这种移动之后，用户可以感知图像位于第二更新位置840。
以这种方式，头显设备10可以为用户24提供一种有效的方法来微调图像800的感知位置。例如，由于用户24最初将在第一方向上向物理对象810移动图像800的感知位置，因此用户24可以移动图像的位置，直到移动将图像定位在第一方向上越过物理对象。
由于图像800相对于物理对象810的该偏移可能小于用户初始移动图像800之前存在的初始偏移，因此当用户以相反方向提供后续对准用户输入时，校正该偏移所需的移动距离可能更小。因此，通过提供小于初始距离A的后续距离B的移动，用户可以通过将图像在该相反方向上移动较小的后续距离B来有效地微调图像800的感知位置。
在一个实施例中，每当用户在与先前对准用户输入方向相反的方向上提供对准用户输入时，图像800的移动距离可能小于与先前对准用户输入相对应的移动距离。
参考图9，当用户感知到图像600与艺术品204对准时，头显设备10可以从用户24接收完成用户输入。当头显设备10接收到完成用户输入时，可以存储从用户24接收到的对准用户输入的一个或多个实例，并随后用于确定用户的IPD。
可以对用户的另一只眼睛重复上述过程，从而相对于用户的另一只眼睛从用户24接收一个或多个校准用户输入实例。使用为用户的双眼接收的对准用户输入，可以确定用户的IPD。然后，可以基于用户的IPD校准头显。例如，可以使用所确定的用户IPD来校准与用户的每只眼睛相关联的视图矩阵。
相关专利：Microsoft Patent | Determining inter-pupillary distance
名为“Determining inter-pupillary distance”的微软专利申请最初在2022年1月提交，并在日前由美国专利商标局公布。
