用于使用光场显示器在观看虚拟三维场景的受试

本披露内容涉及一种用于使用光场显示器模拟对观看虚拟三维场景的受试者的眼睛的眼科矫正的方法。更确切地说，本披露内容涉及一种用于在观看三维场景的受试者的眼睛或两只眼睛上模拟眼科矫正镜片的方法。背景技术：1、存在许多描述用于模拟眼科矫正镜片的方法的文献，比如使用虚拟现实(vr)或增强现实(ar)的模拟器。大多数时候，这些解决方案使用对每只眼睛的渲染来根据辐辏特性重建三维，因此打破了调节辐辏耦合。2、另外，用于模拟调节的不同方法是已知的。例如，还已知使用与虚拟现实或增强现实技术相耦合的有源光学器件来调制聚焦平面。这些方法计算出两种或三种调节状态，从而允许部分地矫正眼睛屈光。然而，这些方法不能适当地呈现焦平面在真实三维环境中的多个可能位置，因此不允许正确地模拟复杂类型的镜片，比如渐进式多焦点镜片(pal)或下文中的渐进式镜片。3、例如，使用虚拟现实装置对渐进式多焦点镜片的模拟通常对于模拟畸变是一致的，但对于模拟镜片焦度分布是不一致的。具体来说，用于模拟镜片焦度分布的方法通常使用多个二维模糊图像，这打破了调节与辐辏之间的耦合。因此，这些方法无法模拟视网膜通过真实镜片感知的情况。4、因此，需要一种能够模拟并评估复杂眼科矫正镜片的方法，特别是一种能够提供具有正确调节和辐辏特性的适当双眼渲染的方法。技术实现思路1、因此，本披露内容的一个目的是提供一种用于使用光场显示器在观看虚拟三维场景的受试者的眼睛上模拟眼科镜片的方法，所述光场显示器包括光场窗口，所述方法包括以下步骤：2、-接收输入参数集，该输入参数集包括虚拟三维场景的场景参数，3、-通过光线跟踪计算在虚拟三维场景的点与眼睛瞳孔平面的点之间的虚拟光线，虚拟光线穿过虚拟镜片并且是基于提供虚拟光线穿过虚拟镜片的偏离角的模型来定义的，偏离角取决于虚拟光线在虚拟镜片上的至少一个入射角和位置，通过光线跟踪针对穿过虚拟镜片并将虚拟三维场景的一个点和眼睛瞳孔平面的另一个点成对连结的多个虚拟光线来重复所述计算，以便在空间上和在角度上扫描光场窗口；4、-基于场景参数和与多个虚拟光线中的每个虚拟光线相关联的偏离角来确定表示修改后的虚拟三维场景的光场；5、-在光场窗口上朝向受试者的眼睛瞳孔平面生成表示修改后的虚拟三维场景的光场。6、在根据本披露内容的方法中，光场显示器的特性允许定义每个光线在其表面上的定位和方向。这些特性用于本披露内容的步骤中，以允许受试者在不配戴眼睛配戴物的情况下正确地观看虚拟三维场景。具体来说，本披露内容提议通过使用光场显示器来模拟眼科矫正镜片的屈光矫正。7、因此，根据本披露内容的方法，可以计算在光场显示器与场景之间的虚拟光线。这些虚拟光线是在光场显示器的整个表面上计算的。通过考虑到眼科矫正镜片的所有屈光效应，该方法能够模拟对象通过虚拟镜片的接近度。此外，通过考虑到眼科矫正镜片的所有棱镜效应，该方法能够模拟通过虚拟镜片观看时的畸变效应。因此，模拟更加准确。这样的特征允许维持辐辏与调节之间的联系，现在可以在同一步骤中考虑这一联系，而在现有技术中的情况并非如此。例如，可以将对象在虚拟三维场景中的接近度与光场显示器的每个光线相关联，这在对复杂镜片的模拟中非常有用。因此，根据本披露内容的方法允许通过为用户提供更接近真实生活体验的模拟来改进对眼科矫正镜片的模拟。8、光场窗口可以对应于在水平平面中至少40度且在竖直平面中至少40度和/或角分辨率小于5度的视场。9、在实施例中，光场窗口可以在水平平面中至少3mm且在竖直平面中至少3mm的表面积上在空间上延伸，和/或呈现至少0.5点/mm的空间分辨率。10、根据特定方面，根据本披露内容的方法包括使用三维捕捉装置获取场景的三维图像以提取场景参数的步骤，所述场景参数包括场景的几何和/或光度特性。11、根据另一个特定方面，确定光场的步骤包括应用场景的几何和/或光度特性的步骤。12、有利地，根据本披露内容的方法的计算步骤和/或生成步骤包括从多个虚拟光线中选择穿过受试者的眼睛的瞳孔的子集的步骤。13、有利地，模型是基于几何光学计算和/或波动光学计算和/或光度光学计算确定的模拟模型。14、在本披露内容的实施例中，模型包括镜片的形状和镜片相对于眼睛的定位。15、有利地，模型包括：虚拟镜片的畸变模型；和/或虚拟镜片的球镜度模型，至少包括球镜参数；和/或虚拟镜片的散光度模型，至少包括柱镜和/或轴位参数或j0和j45参数；和/或滤光镜片。16、根据特定方面，根据本披露内容的方法的确定步骤包括表示修改后的虚拟三维场景的步骤，进一步包括应用适于模拟模糊、畸变、衍射、色差、散射或透射衰减的卷积或图像形变。17、根据特定的有利实施例，根据本披露内容的方法适于在受试者的另一只眼睛上模拟另一个眼科镜片，所述方法包括用于模拟用于受试者的另一只眼睛的另一个眼科镜片的计算步骤、确定步骤和生成步骤，接收步骤中的所述受试者参数包括另一只眼睛的瞳孔直径和/或另一只眼睛相对于光场显示器的瞳孔位置等其他参数。18、有利地，虚拟镜片包括渐进式焦度镜片或多焦点镜片、单光镜片、眼镜片、接触镜片或滤光片。19、在示例中，计算步骤中的虚拟光线和多个虚拟光线被配置为从眼睛瞳孔平面传播到场景中的至少一个对象。20、替代性地，计算步骤中的虚拟光线和多个虚拟光线被配置为从场景中的至少一个对象传播到眼睛瞳孔平面。21、本披露内容的另一个目的是提供一种包括计算器和光场显示器的系统，该系统被适配和配置为操作根据本披露内容的方法。22、有利地，根据本披露内容的光场显示器呈现空间分辨率，该空间分辨率被定义为在一个对齐方向上每单位距离的像素数。23、根据特定示例，光场窗口具有与光场窗口的发射表面相对应的大小。24、每角分辨率的视场意味着发射的角步长。角分辨率可以被定义为在光场显示器的给定(宏)像素的两个发射方向之间的最小角步长。25、视场与角分辨率之间的比率等于沿着定义该视场的方向(例如水平方向或竖直方向)的发射方向数量。26、优选地，根据本披露内容的方法被配置为由计算机实施。27、在本文献中，计算机可以是处理器、计算模块或计算器或计算单元。接收步骤、计算步骤、确定步骤由单个计算模块实施，或者它们各自由单独的计算模块实施。28、本披露内容的另一个目的是提供一种装置，该装置被配置为执行根据本披露内容的方法的所有步骤。29、本披露内容的另一个目的是提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，该一个或多个存储的指令序列能够由处理器访问并且当由处理器执行时使处理器执行根据本披露内容的方法。30、本披露内容的另一个目的是提供一种计算机可读介质，该计算机可读介质承载本披露内容的计算机程序产品的一个或多个指令序列。