專利名稱：用于渲染顯示以補(bǔ)償觀看者的視力損傷的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于視力受損人員的用戶界面的領(lǐng)域并且具體地涉及驗(yàn)光和數(shù)字圖像處理。
背景技術(shù)：
數(shù)百萬(wàn)人有時(shí)必須佩戴眼鏡來(lái)校正任何視力損傷。具體而言，老花眼(又被稱為遠(yuǎn)視眼或老視)在全世界影響超過(guò)12億人。老花眼通常隨著人的年齡發(fā)展并且與適應(yīng)性調(diào)節(jié)的自然逐漸損失相關(guān)聯(lián)。老花眼通常失去在距離變化的物體上快速且容易地再聚焦的能力。還可能失去在近距離物體上聚焦的能力。盡管個(gè)體壽命內(nèi)的條件在發(fā)展，但是老花眼的影響通常在45歲之后變得明顯。到65歲，晶狀體通常已經(jīng)幾乎失去全部彈性并且僅具有有限的形狀改變能力。由于移動(dòng)電話、平板電腦、車輛導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS)和許多其他設(shè)備中的個(gè)人數(shù)字顯示設(shè)備的使用的快速增長(zhǎng)，該視力損傷是永久的沮喪源。當(dāng)患有老花眼的移動(dòng)電話用戶接收呼叫但沒(méi)有時(shí)間找到他的眼鏡來(lái)讀取顯示器以識(shí)別主叫方時(shí)或者在駕車時(shí)試圖讀取汽車中的GPS時(shí)，這是不方便的。用于處理老花眼的已知方法和設(shè)備提供與正視眼的視力接近的視力。在正視眼中，由于眼睛的適應(yīng)性調(diào)節(jié)特性，可以清楚地看到遠(yuǎn)距離物體和近距離物體。為了解決與老花眼相關(guān)聯(lián)的視力問(wèn)題，個(gè)體通常已使用閱讀眼鏡來(lái)增加對(duì)眼睛的正屈光力，因此允許眼鏡聚焦在近距離物體是并且維持清晰圖像。該方法類似于處理遠(yuǎn)視眼或老花眼。還利用雙焦點(diǎn)眼鏡來(lái)處理老花眼，其中，該眼鏡的鏡片的一部分被校正用于遠(yuǎn)距離視力，并且該眼鏡的鏡片的另一部分被校正用于近距離視力。該原理的更高級(jí)的實(shí)施導(dǎo)致漸進(jìn)眼鏡的概念。還使用隱形鏡片和眼內(nèi)鏡片(IOL)來(lái)處理老花眼。其他方法包括利用雙焦點(diǎn)或多焦點(diǎn)鏡片的雙面校正。在雙焦點(diǎn)鏡片的情況中，該晶片被制造為可以聚焦遠(yuǎn)距離點(diǎn)和近距離點(diǎn)。在多焦點(diǎn)情況中，在近目標(biāo)與遠(yuǎn)目標(biāo)之間存在多個(gè)焦點(diǎn)。在光學(xué)上，老花眼是視力圖像聚焦在視網(wǎng)膜后面而不是直接聚焦在視網(wǎng)膜上而導(dǎo)致圖像模糊的結(jié)果。眼鏡或隱形鏡片的使用改變了光線的方向以使得視力圖像聚焦在視網(wǎng)膜上而不是視網(wǎng)膜后面，從而產(chǎn)生清晰的圖像。圖1示意性地顯示了具有不足的折射力的眼睛。這是觀看靠近物體的老花人員的典型情形。由點(diǎn)源發(fā)射的光聚焦在視網(wǎng)膜后面而不是聚焦在視網(wǎng)膜上。這導(dǎo)致人看到斑而不是點(diǎn)。該斑的第一近似是圓盤(pán)。但是諸如衍射、單色像差(如像散)和色差之類的影響可能導(dǎo)致該斑具有更復(fù)雜的形狀。該斑被稱為全局光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)。當(dāng)觀看由位于距眼睛相同距離的多個(gè)點(diǎn)源構(gòu)成的完整圖像時(shí)，每個(gè)點(diǎn)在視網(wǎng)膜的不同位置上產(chǎn)生類似的斑。如圖2所示，這些斑重疊導(dǎo)致模糊的印象。利用相同的原理可以描述除了老花眼或遠(yuǎn)視眼之外的其他視力損傷。
與由重疊斑來(lái)替換成像中的全部點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算被稱為卷積。校正的鏡片如閱讀眼鏡對(duì)眼鏡添加失去的折射力，從而每個(gè)點(diǎn)的圖像聚焦在視網(wǎng)膜上或者靠近視網(wǎng)膜，產(chǎn)生小范圍的PSF。對(duì)于觀看電子設(shè)備的屏幕的視力受損人員，除了光學(xué)校正之外不存在校正該問(wèn)題的其他有效方式。除了直接對(duì)眼睛水平進(jìn)行視力校正(如眼鏡)之外，不存在直接對(duì)源校正視力的有效技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
一些實(shí)施方式的一個(gè)目標(biāo)在于使用數(shù)字圖像處理來(lái)補(bǔ)償老花眼。在一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種用于在電子設(shè)備的顯示器上渲染(rendering)原始圖像的預(yù)校正圖像以補(bǔ)償該設(shè)備的用戶的視力損傷的方法，從而與所述用戶觀察所述原始圖像的顯示相比，所述用戶將以更好的光學(xué)聚焦觀察當(dāng)在所述顯示器上顯示時(shí)的所述預(yù)校正圖像。所實(shí)現(xiàn)的方法的步驟包括接收該顯示器的硬件特性，接收描述該用戶的該視力損傷的至少一個(gè)參數(shù)，接收描述該顯示器被該用戶觀看的條件的至少一個(gè)參數(shù)，計(jì)算瞳孔函數(shù)，計(jì)算點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)或該眼睛的光學(xué)系統(tǒng)的成像能力的任意其他數(shù)學(xué)等效表示如光傳遞函數(shù)(OTF)，計(jì)算與該原始圖像的至少一部分相對(duì)應(yīng)的預(yù)校正圖像以補(bǔ)償該用戶的視力損傷，并且在該顯示器上渲染該預(yù)校正圖像。在另一個(gè)實(shí)施方式中，接收該顯示器的硬件特性的步驟包括從本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)接收該硬件特性的步驟。在另一個(gè)實(shí)施方式中，接收描述該用戶的該視力損傷的參數(shù)的步驟包括從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)、本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)輸入或?qū)崟r(shí)估計(jì)接收視力損傷參數(shù)的步驟中的至少一個(gè)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，接收描述該顯示器被該用戶觀看的條件的參數(shù)的步驟包括從實(shí)時(shí)估計(jì)、實(shí)時(shí)輸入或本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)接收顯示器條件參數(shù)的步驟中的至少一個(gè)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該電子設(shè)備是由下述各項(xiàng)構(gòu)成的組中之一移動(dòng)電話、膝上電腦、臺(tái)式電腦、平板電腦、電視機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)、車輛電子儀表板、手表、照相機(jī)、電子書(shū)、媒體播放器、視頻游戲控制臺(tái)、自動(dòng)售貨機(jī)和頭戴式顯示器。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該視力損傷是由下述各項(xiàng)構(gòu)成的組中的至少一個(gè)近視、散光、老花、遠(yuǎn)視。在另一個(gè)實(shí)施方式中，接收該顯示器的硬件特性的步驟包括接收來(lái)自下述各項(xiàng)構(gòu)成的組中的至少一個(gè)的步驟像素尺度和間隔、顯示寬度和高度、顯示反射率、發(fā)射譜以及像素值與亮度之間的關(guān)系。在另一個(gè)實(shí)施方式中，接收描述該用戶的該視力損傷的參數(shù)的步驟包括接收來(lái)自下述各項(xiàng)構(gòu)成的組中的至少一個(gè)的步驟眼鏡配置的球形參數(shù)、眼鏡配置的柱形和軸參數(shù)以及適應(yīng)性調(diào)節(jié)的測(cè)量的組群中。在另一個(gè)實(shí)施方式中，接收描述該用戶的該視力損傷的參數(shù)的步驟包括測(cè)量該眼睛的波前像差圖的步驟或者測(cè)量該眼鏡的適應(yīng)性調(diào)節(jié)的步驟。在另一個(gè)實(shí)施方式中，接收描述該顯示器被該用戶觀看的條件的參數(shù)的步驟包括接收該用戶的該眼鏡和該屏幕之間的距離的測(cè)量、環(huán)境亮度以及該用戶的瞳孔尺寸的測(cè)量中的一個(gè)或多個(gè)的步驟。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該渲染步驟包括渲染字體字形的步驟。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，接收描述視力損傷的參數(shù)的步驟包括在配置階段從該用戶接收輸入、從另一個(gè)設(shè)備接收輸入、或者通過(guò)使用該設(shè)備來(lái)測(cè)量該視力損傷的參數(shù)的步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟。在另一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)接收來(lái)自嵌入在該設(shè)備中的揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)、嵌入在該設(shè)備中的照相機(jī)、紅外發(fā)射器/接收器或無(wú)線光束發(fā)射器/接收器中的至少一個(gè)的測(cè)量來(lái)執(zhí)行通過(guò)用戶輸入來(lái)接收該用戶的眼睛與該屏幕之間的該距離或者實(shí)時(shí)估計(jì)該距離的步驟。在另一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)從嵌入式環(huán)境光傳感器或嵌入式照相機(jī)接收測(cè)量來(lái)執(zhí)行實(shí)時(shí)估計(jì)瞳孔尺寸的步驟。在另一個(gè)實(shí)施方式中，計(jì)算PSF的步驟包括計(jì)算該顯示器的每一子像素類的PSF的步驟，并且在該顯示器上渲染該預(yù)校正圖像的步驟包括渲染針對(duì)每個(gè)子像素類的該預(yù)校正圖像的步驟。在另一個(gè)實(shí)施方式中，使用應(yīng)用梯度下降的約束優(yōu)化問(wèn)題或者使用Van-Cittert算法來(lái)執(zhí)行用于計(jì)算預(yù)校正圖像的步驟。在另一個(gè)實(shí)施方式中，基于說(shuō)明眼睛接受體的由于亮度所致的的敏感度的變化的度量來(lái)表示該約束優(yōu)化問(wèn)題。在另一個(gè)實(shí)施方式中，基于用于表示由該用戶觀察的總體圖像質(zhì)量的目標(biāo)函數(shù)來(lái)表示該約束優(yōu)化問(wèn)題。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該度量包括視網(wǎng)膜圖像與參考圖形對(duì)象的圖像之間的差異的測(cè)量，其中通過(guò)使用亮度或像素值中的一個(gè)的增加函數(shù)來(lái)削弱該參考圖形對(duì)象的對(duì)比度。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該目標(biāo)函數(shù)基于視網(wǎng)膜圖像與參考圖形對(duì)象的圖像之間的差異的測(cè)量和基于該對(duì)比度削弱的量值，其中通過(guò)使用亮度或像素值的增加函數(shù)來(lái)削弱該參考圖形對(duì)象的對(duì)比度。在另一個(gè)實(shí)施方式中，使用Wiener反卷積來(lái)計(jì)算該預(yù)校正圖像。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所計(jì)算預(yù)校正圖像包括使用亮度值或像素值之一的增加函數(shù)來(lái)調(diào)整的像素值。在另一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)執(zhí)行二分法測(cè)試的步驟，確定描述該用戶的該視力損傷的該參數(shù)和描述該顯示器被觀看的條件的參數(shù)，其中，該二分法測(cè)試包括使用不同的假設(shè)來(lái)向該用戶渲染預(yù)校正的圖像以便用戶指定的圖像被該用戶最佳地觀看的步驟。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該渲染步驟還包括指定將要渲染的該圖像部分的偏好的步驟。在另一個(gè)實(shí)施方式中，指定偏好的步驟包括指定文本在該顯示器上的渲染、該顯示器的具體部分的渲染、圖像在該顯示器上的渲染以及禁止渲染。在另一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)擊打硬鍵、改變選項(xiàng)、振動(dòng)設(shè)備或者使用嵌入式照相機(jī)檢測(cè)眼鏡正用戶佩戴來(lái)啟用或禁用渲染。在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種用于在電子設(shè)備的顯示器上渲染原始圖像的預(yù)校正圖像以補(bǔ)償該設(shè)備的用戶的視力損傷的系統(tǒng)，使得與所述用戶觀察所述原始圖像的顯示相比，所述用戶將以更好的光學(xué)聚焦觀察當(dāng)在所述顯示器上顯示時(shí)的所述預(yù)校正圖像。該系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)處理器和與該計(jì)算機(jī)處理器連接的存儲(chǔ)器，其中，該存儲(chǔ)器被配置為利用指令使得所述處理器執(zhí)行下述步驟(I)從本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)接收該顯示器屏幕的硬件特性，
(2)從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)、本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)輸入或?qū)崟r(shí)估計(jì)中的至少一個(gè)接收用于描述該用戶的該視力損傷的參數(shù)，(3)從實(shí)時(shí)估計(jì)、實(shí)時(shí)輸入或本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的至少一個(gè)接收用于描述該顯示器被該用戶觀看的條件的參數(shù)，(4)計(jì)算瞳孔函數(shù)，(5)計(jì)算點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)，(6)計(jì)算與該原始圖像的至少一部分相對(duì)應(yīng)的預(yù)校正圖像以補(bǔ)償該用戶的該視力損傷，并且(7)在該顯示器上渲染該預(yù)校正圖像。在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種存儲(chǔ)被配置為被處理器執(zhí)行的程序的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，當(dāng)該程序被執(zhí)行時(shí)被適配為使得該處理器執(zhí)行下述步驟從數(shù)據(jù)庫(kù)接收顯示器的硬件特性；從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)、本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)輸入或?qū)崟r(shí)估計(jì)中的至少一個(gè)接收用于描述用戶的視力損傷的參數(shù)；從實(shí)時(shí)估計(jì)、實(shí)時(shí)輸入或本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的至少一個(gè)接收用于描述該顯示器被該用戶觀看的條件的參數(shù)；計(jì)算瞳孔函數(shù)；計(jì)算點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF);計(jì)算與該原始圖像的至少一部分相對(duì)應(yīng)的預(yù)校正圖像以補(bǔ)償該用戶的該視力損傷；并且在該電子設(shè)備的顯示器上渲染該預(yù)校正圖像，從而與所述用戶觀察所述原始圖像的顯示相比，所述用戶將以更好的光學(xué)聚焦觀察所述預(yù)校正圖像的顯示。。


附圖被包括在本發(fā)明中以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解并且被合并到說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施方式并且與說(shuō)明書(shū)一起闡釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1顯示了觀看一個(gè)點(diǎn)源在老花眼的視網(wǎng)膜上的斑的形成；圖2顯示了當(dāng)老花人員觀看兩個(gè)點(diǎn)源時(shí)在他或她的視網(wǎng)膜上的兩個(gè)重疊的斑的形成；圖3(a)和(b)示意性地顯示了分別被非視力受損人員和老花人員觀看的智能電話的顯示；圖4(a)和(b)示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的分別由非視力受損人員和老花人員所見(jiàn)的智能電話的校正顯示；圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明的示例性系統(tǒng)架構(gòu)的方框圖；圖6是用于顯示本發(fā)明的視力補(bǔ)償方法中涉及的連續(xù)步驟的流程圖；圖7是用于顯示單色PSF的計(jì)算中涉及的連續(xù)步驟的流程圖；圖8是用于示意性說(shuō)明PSF計(jì)算之后的幾何圖形的圖；圖9是用于說(shuō)明多色PSF的計(jì)算的流程圖；圖10是用于詳述如何接收參考圖像的流程圖；圖11是用于說(shuō)明在窗口管理器級(jí)別的集成預(yù)校正的流程圖；以及圖12是用于說(shuō)明字體渲染庫(kù)級(jí)別的集成預(yù)校正的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在詳細(xì)參考實(shí)施方式，在附圖中說(shuō)明了實(shí)施方式的示例。在下文的詳細(xì)描述中，闡述大量非限制性的具體細(xì)節(jié)以便輔助理解本文給出的主題。但是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下各種替換將是顯而易見(jiàn)的，并且沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)也可以實(shí)施本文的主題。例如對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，本文給出的主題可以被實(shí)現(xiàn)在包括數(shù)字顯示器的多種類型的個(gè)人電子設(shè)備上將是顯而易見(jiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案是基于軟件的。通過(guò)知道眼睛引起的變形(即視力損傷條件)，該軟件通過(guò)引入將補(bǔ)償該損傷并且導(dǎo)致用戶更清晰地感知圖像的經(jīng)組織的模糊，以與用戶特定的視力損傷相關(guān)的方式預(yù)校正圖像。在被稱為圖像復(fù)原的數(shù)字圖像處理分支中，使用(通常被稱為反卷積的)技術(shù)來(lái)校正散焦或其他光學(xué)擾動(dòng)，并且使其能夠從模糊圖像估計(jì)原始對(duì)象。在本發(fā)明的環(huán)境中的數(shù)字圖像處理的使用源自圖像復(fù)原技術(shù)但是總體上操作次序相反在圖像被眼鏡模糊之前應(yīng)用反卷積。為了本發(fā)明的目的，該處理被稱為“預(yù)校正”。觀看預(yù)校正圖像的散焦眼鏡將消除預(yù)校正的影響并且看到清晰的圖像。在實(shí)踐中，預(yù)校正修改向用戶顯示的圖像，因而由單獨(dú)的像素生成的重疊的斑彼此抵消，并且產(chǎn)生清晰的視網(wǎng)膜圖像。圖3(a)是原始或參考圖像的實(shí)例。圖3(b)是老花人員觀看的對(duì)應(yīng)的仿真。圖4(a)是仿真預(yù)校正圖像。圖4(b)是當(dāng)觀看圖4(a)時(shí)相同的人員看到的仿真。雖然可能降低對(duì)比度，但是如圖4(b)中所表示的，與圖3(b)相比，顯示器的全局可讀性得到極大改善。圖5是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的示例性系統(tǒng)100的方框圖。示例性系統(tǒng)100包括用于在被預(yù)校正模塊117處理之后在監(jiān)視器111上顯示內(nèi)容(例如文本和/或圖像)的電子設(shè)備110，因而即使用戶視力受損(例如老花或遠(yuǎn)視眼用戶)，用戶的眼睛101也可以清晰地看到內(nèi)容。對(duì)于未校正的眼睛101，圖像將不被聚焦在視網(wǎng)膜102上，但是仍然被觀察為清晰圖像。圖6是用于說(shuō)明根據(jù)非限制性實(shí)施方式的處理方法的步驟的流程圖。步驟201a收集依賴于環(huán)境的數(shù)據(jù)。依賴于環(huán)境的數(shù)據(jù)表示該設(shè)備被用戶觀看的條件。將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器118中。其典型地包括瞳孔尺寸、設(shè)備110與眼睛101之間的觀看距離以及環(huán)境光的等級(jí)。參數(shù)的確切的列表依賴于在步驟S202期間用于PSF計(jì)算的模型。在一些實(shí)例中，可以將這些參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)視為恒定的并且無(wú)需更新。例如，在正常使用條件下，被包括在汽車儀表板中的屏幕與駕駛員的眼睛之間的距離可以被視為是相對(duì)恒定的。當(dāng)該設(shè)備被使用的條件改變時(shí)，可以由模塊121更新其他參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，模塊121檢測(cè)改變并且使用從嵌入式傳感器113獲得的數(shù)據(jù)估計(jì)參數(shù)的新值。作為一個(gè)實(shí)例，可以從嵌入的前置照相機(jī)接收?qǐng)D像，并且可以使用常規(guī)技術(shù)識(shí)別并且測(cè)量用戶的腦袋，以便估計(jì)用戶的眼睛與顯示器屏幕之間的距離。還可以從其嵌入的前置照相機(jī)接收?qǐng)D像以便使用常規(guī)技術(shù)識(shí)別并且測(cè)量用戶的瞳孔的尺寸。并且，可以從嵌入式光傳感器接收環(huán)境光測(cè)量。該傳感器通常被移動(dòng)設(shè)備使用以便調(diào)整屏幕背光的亮度。如果設(shè)備不能進(jìn)行瞳孔尺寸的直接測(cè)量，則考慮到瞳孔尺寸依賴于由眼睛接收的光的強(qiáng)度，所以可以使用基于環(huán)境光的等級(jí)和由設(shè)備屏幕發(fā)射的光強(qiáng)度的測(cè)量的模型來(lái)估計(jì)瞳孔尺寸?？梢允褂脽o(wú)線光束(紅外、WiF1、3GPP等等)來(lái)估計(jì)用戶與顯示器屏幕之間的距離。在諸如游戲控制臺(tái)的設(shè)備中已經(jīng)使用了被稱為“頭部追蹤系統(tǒng)”的該技術(shù)。與無(wú)線光束類似，可以由設(shè)備中的揚(yáng)聲器發(fā)射音頻信號(hào)，并且由麥克風(fēng)檢測(cè)它的回聲，以便估計(jì)用戶與顯示器屏幕之間的距離。用于智能電話的應(yīng)用是已知的，其使用嵌入式揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)來(lái)估計(jì)周圍物體的距離。并且可以從運(yùn)動(dòng)傳感器(例如加速計(jì)、陀螺儀等等)接收運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，以便檢測(cè)位置改變并且估計(jì)用戶相對(duì)于設(shè)備的新位置。步驟201b收集依賴于用戶的數(shù)據(jù)。依賴于用戶的數(shù)據(jù)的特征在于用戶的視力損傷。如在依賴于環(huán)境的數(shù)據(jù)的情況中，依賴于用戶的數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器120中?？梢詫⑵浔硎緸獒槍?duì)給定的觀察距離和給定波長(zhǎng)的用戶的每個(gè)眼睛的波像差函數(shù)的離散估計(jì)。其還可以包括被表示為例如適應(yīng)性調(diào)節(jié)(accommodation)的近點(diǎn)的用戶適應(yīng)性調(diào)節(jié)。該參數(shù)的確切類型和屬性依賴于在步驟202期間用于PSF計(jì)算的模型。模型122從不同的可能的輸入計(jì)算或獲取依賴于用戶的數(shù)據(jù)。例如，用戶可以輸入眼鏡配置的參數(shù)即每個(gè)眼睛的球形(S)、柱形(C)和軸㈧參數(shù)。用戶還可以輸入附加折射力(ADD或NV)或他或她的適應(yīng)性調(diào)節(jié)的近點(diǎn)的自估計(jì)。當(dāng)用戶輸入新參數(shù)時(shí)，模塊122確定依賴于用戶的數(shù)據(jù)并且更新存儲(chǔ)器120。用于從該參數(shù)計(jì)算波像差函數(shù)的數(shù)學(xué)模型是驗(yàn)光領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員公知的，并且可能著名涉及基于Zernike多項(xiàng)式的分解?？蛇x擇地，可以運(yùn)行自動(dòng)診斷程序。該程序在顯示器例如用戶的手持顯示器上向用戶不同圖案，并且詢問(wèn)用戶輸入他或她是否絕對(duì)地或者相對(duì)于其他顯示器相對(duì)地看到該圖案的細(xì)節(jié)?？蛇x擇地，該程序可以與光學(xué)元件相關(guān)聯(lián)，以便使用已知的反Shack-Hartmann技術(shù)更精確地測(cè)量折射誤差。可替換地，該自動(dòng)診斷程序向用戶渲染假設(shè)各種典型的PSF的預(yù)校正圖表，其中可以通過(guò)二分法一步一步地更新其參數(shù)，直到用戶不再看到改善為止。模塊122得出依賴于用戶的數(shù)據(jù)的估計(jì)并且每當(dāng)運(yùn)行自動(dòng)診斷程序時(shí)更新存儲(chǔ)器120。作為另一個(gè)備選，如果用戶的設(shè)備可以連接到英特網(wǎng)，則可以通過(guò)英特網(wǎng)從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)獲取依賴于用戶的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可能以前在被上述備選之一收集之后已經(jīng)被存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中。該數(shù)據(jù)也可能在使用例如Shack-Hartmann的波前傳感器的驗(yàn)光檢測(cè)之后已經(jīng)被存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中。在另一個(gè)備選中，可以使用短距離傳輸裝置(例如NFC、藍(lán)牙等等)或通過(guò)智能卡連接，將依賴于用戶的數(shù)據(jù)從一個(gè)個(gè)人設(shè)備(例如智能電話、平板電腦、智能卡等等)中傳遞到另一個(gè)個(gè)人設(shè)備。該數(shù)據(jù)可能以前在被之前提及的備選的其中之一收集之后已經(jīng)被存儲(chǔ)在個(gè)人設(shè)備中。該數(shù)據(jù)也可能在使用如上所述的例如Shack-Hartmann的波前傳感器的驗(yàn)光檢測(cè)之后已經(jīng)被存儲(chǔ)在個(gè)人設(shè)備中。步驟201c收集依賴于設(shè)備的數(shù)據(jù)。依賴于設(shè)備的數(shù)據(jù)是顯示器屏幕的在步驟202期間影響PSF的計(jì)算的特性。該參數(shù)的確切的列表和屬性依賴于用于PSF計(jì)算的模型。它們典型地包括像素(子像素)尺寸，每個(gè)像素或子像素類(例如紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素)的發(fā)射譜，作為像素值的函數(shù)(有時(shí)候稱為伽馬函數(shù))的像素或子像素的發(fā)光度以及屏幕反射率。將這些參數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器119中，并且在一些情況中這些參數(shù)被視為是恒定的。但是當(dāng)發(fā)光度或其他校準(zhǔn)值改變時(shí)可以更新存儲(chǔ)器119。步驟202根據(jù)在步驟201a、201b和201c期間接收的數(shù)據(jù)計(jì)算PSF (或者眼睛的光學(xué)系統(tǒng)的成像能力的任意其他數(shù)學(xué)等效表示如光傳遞函數(shù)(OTF))。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的環(huán)境中，將PSF定義為用戶在給定距離觀察的并且包括大量子像素的像素的視網(wǎng)膜彩色圖像，每個(gè)子像素發(fā)射主導(dǎo)顏色但是仍然具有不必要純單色的發(fā)射譜。如這里所解釋的，在步驟202期間可以使用各種方法。圖7說(shuō)明了當(dāng)假設(shè)像素以單個(gè)頻率發(fā)光時(shí)，用于示例性實(shí)施方式的步驟202的子步驟301-305。在步驟301，計(jì)算廣義的瞳孔函數(shù)，并且描述眼睛的光學(xué)系統(tǒng)如何對(duì)于瞳孔中的不同位置修改光波?？梢愿鶕?jù)方程式(I)將瞳孔函數(shù)表示為P ( P , Θ ) = α ( P , Θ ) exp (ikff ( P , θ )) (I)其中，α是瞳孔的振幅透射率，W是波像差函數(shù)，λ是波長(zhǎng)，以及P和Θ是瞳孔中的極坐標(biāo)。W是依賴于用戶的數(shù)據(jù)(例如視力損傷和適應(yīng)性調(diào)節(jié))、依賴于環(huán)境的數(shù)據(jù)(例如觀看距離)和/或依賴于設(shè)備的數(shù)據(jù)(例如波長(zhǎng)λ)的函數(shù)。在如下所表示的一個(gè)模型中，α在瞳孔的圓孔內(nèi)具有值I并且在瞳孔外部具有值O。根據(jù)方程式(2)可以將該模型表示為
f P il><D
iI,、
1 (2)其中，D是來(lái)自依賴于環(huán)境的數(shù)據(jù)的瞳孔尺寸。在一些實(shí)施方式中，可以考慮Stiles-Crawford效應(yīng)以更好地近似眼睛的真實(shí)PSF，其中在Stiles-Crawford效應(yīng)中存在依賴于光線方向的錐體的不同的敏感度。在該情況中，代替在該孔中的α具有為I的恒定值，可以使用以下的方程式⑶
,Ip(-^r /2)Φ-t'^ , J' .W
I Ii otiiCfwise其中，β是表示全體中的Stiles-Crawford效應(yīng)的平均振幅的常數(shù)并且可以具有值 O. 116mm 2。
瞳孔z
在步驟302，計(jì)算進(jìn)入瞳孔的光場(chǎng)。通過(guò)假設(shè)像素是在光軸(例如參見(jiàn)圖8)上距處不具有尺度的點(diǎn)源，可以將進(jìn)入瞳孔的場(chǎng)表示為方程式(4)
S{ptff)= t : -.· ; I C4)
iff+ Si
其中，Atl是點(diǎn)源的振幅。在步驟303，離開(kāi)瞳孔的場(chǎng)由方程式(5)計(jì)算
U(p，θ ) = S(P，θ )P(p，θ ) (5)
在步驟304，計(jì)算在視網(wǎng)膜平面I的場(chǎng)。在一些實(shí)施方式中，可以使用第一類的瑞
利-索末菲衍射積分公式，并且該積分公式被表示為
...1J “ expl /I/ }-— ri(J··-
2 .1....-
Λ ^'ifM其中，R是視網(wǎng)膜的點(diǎn)，Q是瞳孔的點(diǎn)，dS是包括Q的小表面元，和I到瞳孔平面的法線值(normal value)。在被稱為夫瑯和費(fèi)近似的一些假設(shè)下，衍射積分公式I (R)變成U(Q)的傅里葉逆變換。一些實(shí)施方式可以使用快速傅里葉逆變換以代替瑞利-索末菲衍射公式的直接計(jì)
笪
ο在步驟305，從I(R)計(jì)算PSF作為平方模量并且在方程式(7)中將其表示為
PSF = 11 (R) 12(7)所得PSF可以被稱為單色PSF，因?yàn)檫@是在像素以單個(gè)波長(zhǎng)λ發(fā)光的假設(shè)下計(jì)算的。圖9說(shuō)明了用于計(jì)算用于給定子像素類的多色PSF的示例性實(shí)施方式的步驟202的子步驟。每個(gè)子像素類可以計(jì)算一個(gè)多色PSF(例如可以對(duì)于每個(gè)紅色子像素類、綠色子像素類和藍(lán)色子像素類計(jì)算一個(gè)多色PSF)。每個(gè)子像素類的特征可能在于可以被預(yù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器110中作為依賴于設(shè)備的數(shù)據(jù)的一部分的發(fā)射譜。所存儲(chǔ)的發(fā)射譜可以由表示子像素類在跨標(biāo)稱頻率的許多頻率處的發(fā)射功率的一組值構(gòu)成，其中該標(biāo)稱頻率的特征在于子像素類的顏色。對(duì)于每個(gè)子像素類，可以通過(guò)計(jì)算對(duì)于作為發(fā)射譜的一部分的每個(gè)頻率入i計(jì)算的單色PSF的加權(quán)平均值，并且隨后乘以來(lái)自發(fā)射譜的功率Wi，來(lái)計(jì)算多色PSF。在一些實(shí)施方式中，可以通過(guò)在每個(gè)頻率上的明視(photopic)光譜敏感度進(jìn)一步對(duì)上述加權(quán)平均值的項(xiàng)進(jìn)行加權(quán)?？梢栽趯W(xué)術(shù)文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)人類視網(wǎng)膜的平均明視光譜敏 感度。光學(xué)系統(tǒng)例如眼睛的折射力依賴于波長(zhǎng)。在一些點(diǎn)上，僅可以對(duì)于單個(gè)波長(zhǎng)完美地聚焦眼睛。該現(xiàn)象導(dǎo)致所謂的色差。在一些實(shí)施方式中，在步驟301處可能存在散焦子步驟，在依賴于波長(zhǎng)的波像差函數(shù)中，說(shuō)明該色差?？梢栽趯W(xué)術(shù)文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)要完成的散焦的數(shù)量。在步驟203，接收將要被預(yù)校正算法處理的圖像。該圖像被稱為參考圖像。如何接收參考圖像可以基于用戶偏好和來(lái)自運(yùn)行的應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。圖10示出了在步驟203處接收的圖像的示例性實(shí)施方式。在步驟601，讀取包含用戶偏好的存儲(chǔ)器。用戶可能已經(jīng)將他的偏好設(shè)置為例如“渲染文本”、“渲染全部”、“基于應(yīng)用地”渲染或“什么都不渲染”。如果偏好被設(shè)置為“渲染文本”，則執(zhí)行步驟602 ;如果偏好被設(shè)置為“渲染全部”，則執(zhí)行步驟603 ;如果偏好被設(shè)置為“基于應(yīng)用”，則執(zhí)行步驟604 ;并且如果偏好被設(shè)置為“什么都不渲染”則不執(zhí)行步驟204和205。在一些實(shí)施方式中，如果用戶敲擊設(shè)備上的專用硬鍵，則可以執(zhí)行在“什么都不渲染”與之前存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的偏好之間的轉(zhuǎn)換；嵌入式加速計(jì)觸發(fā)預(yù)校正的開(kāi)/關(guān)；檢測(cè)用戶何時(shí)以指定方式振動(dòng)設(shè)備；或者通過(guò)照相機(jī)檢測(cè)用戶正在(未)佩戴他的眼鏡并且向例如用于執(zhí)行步驟601-604中的任意一個(gè)步驟的模塊發(fā)送指令。該指令可以是切換預(yù)校正過(guò)程的開(kāi)/關(guān)。如果用戶已經(jīng)指定他沒(méi)有在先佩戴校正/隱形鏡片，則可以執(zhí)行前述技術(shù)。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)用戶設(shè)置偏好菜單中的選項(xiàng)時(shí)，可以使用大尺寸字體示出向用戶顯示的全部文本，直到與預(yù)校正過(guò)程被打開(kāi)。在步驟602，當(dāng)應(yīng)用包括文本時(shí)，可以使用(例如操作系統(tǒng)(OS)或在OS上執(zhí)行的軟件的)字體渲染庫(kù)，由一個(gè)或多個(gè)模塊從一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用接收文本。字體渲染庫(kù)可用于輸出和/或渲染可以變成步驟204的參考圖像的小的、離屏圖像上的合適文本。在步驟603，操作系統(tǒng)顯示模塊(例如包括窗口管理器)可以詢問(wèn)應(yīng)用描繪它的顯示的一些部分(例如借助方法或功能調(diào)用)或者可以從應(yīng)用接收更新以用于它的顯示的一些部分。在一些實(shí)施方式中，包括更新的/改變的部分的應(yīng)用屏幕緩沖器的矩形或其他部分可以變成步驟204中的參考圖像。在步驟604，可以從字體渲染庫(kù)或者從操作系統(tǒng)顯示模塊接收參考圖像。如果調(diào)用它的服務(wù)的應(yīng)用是可以被包括在該應(yīng)用的預(yù)存儲(chǔ)列表中的基于文本的應(yīng)用(例如SMS、電子郵件、聯(lián)系人列表、主叫方ID)，則可以從字體渲染庫(kù)接收文本。在一些實(shí)施方式中，如果應(yīng)用是可以被包括在與存儲(chǔ)列表中的基于圖像的應(yīng)用(例如圖像管理器、導(dǎo)航應(yīng)用)，則可以從操作系統(tǒng)顯示模塊接收包括應(yīng)用顯示的更新部分的圖像。在步驟204，預(yù)校正在步驟203中接收的參考圖像。該參考圖像可以由有限數(shù)量的、與每個(gè)子像素類相對(duì)應(yīng)的I分量圖像組成。在一些實(shí)施方式中，我們可以假設(shè)例如Xref是這樣一種圖像，其中使用亮度值表示該圖像并且himp是視力受損用戶的眼睛的PSF的對(duì)應(yīng)分量。假設(shè)使用合適的坐標(biāo)系統(tǒng)和采樣距離，可以在方程式⑶中將當(dāng)顯示圖像時(shí)在眼睛的視網(wǎng)膜上形成的圖像的離散估計(jì)fMf表示為fref = xref*himp (8)其中*表示離散卷積運(yùn)算符。在一些實(shí)施方式中，預(yù)校正在于計(jì)算圖像X·，因而當(dāng)顯示該圖像來(lái)代替Xm時(shí)其在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生圖像，在方程式(9)中可以將像f·表示 為fcor = xcor*himp (9)圖像f·可以比f(wàn)Mf具有“更好的質(zhì)量”。“更好的質(zhì)量”在這里意味著用戶可能能夠相對(duì)于他的設(shè)備使用以更好的性能執(zhí)行精確的任務(wù)(例如以更少的錯(cuò)誤閱讀顯示的文本)。在方程式(10)中可以將X表示為1 f1l! 4jl Ii'其中，fobJ是理想視網(wǎng)膜圖像并且d是用于量化f·與f；bj之間的觀察差異的度量。可以在包括實(shí)際可以由設(shè)備顯示的圖像X的域D上執(zhí)行最小化。D是像素值不低于黑色的亮度并且不高于最大亮度的圖像的集合。fobJ, d的值和用于求解方程式(10)的數(shù)值方法的選擇可能導(dǎo)致各種實(shí)施方式。在一些實(shí)施方式中，可以Xatt是Xref的對(duì)比度削弱版本?？梢允褂迷黾雍瘮?shù)R，將每個(gè)亮度值xraf(i)重新調(diào)整為xatt(i) = R(xMf (i))。屏幕的最小和最大亮度值Vmin和Vmax分別映射到V。= R(Vmin)和V1 = R(Vmax),其中Vci和V1滿足方程式(11)中表示的不等式Vmin ^ V0 < V1 ^ Vnlax (11)R可以是亮度的線性函數(shù)，在方程式(12)中被表示為蛛-:!J............<:卜(:] 備選地，R可以是像素值的線性函數(shù)，在方程式(13)中被表示為其中，L是將像素值轉(zhuǎn)換成亮度值的顯示函數(shù)，并且1 = > I |和％-/. G ,I是對(duì)比度削弱圖像的最小和最大像素值，并且1.U J是屏幕的最小和最大像素值。f；bj可以被設(shè)置為xatt，由完美聚焦的眼睛產(chǎn)生的視網(wǎng)膜圖像，當(dāng)顯示時(shí)xatt，具有被限制于單個(gè)點(diǎn)的PSF。備選地，可以將f；bj設(shè)置為f；bj = xatt*hMf，其中hMf是由上述方法估計(jì)的非受損眼睛的真實(shí)PSF，hMf可以是聚焦在屏幕上的與用戶的瞳孔具有相同的瞳孔尺寸的衍射受限的眼睛的PSF。在一些實(shí)施方式中，href還可以是用于說(shuō)明正常色差的多色PSF。可以從各種各樣的度量中選擇度量d，其中該各種各樣的度量中的一些是已知的。特定度量的選擇不改變本發(fā)明的精神和范圍。在一些實(shí)施方式中，d可以是歐幾里德度量。備選地，d可以是用于說(shuō)明眼睛的接受體由于亮度所致的改變的敏感度的度量，其可以在方程式(14)中被表示為^'>·'· *-其中P是用于將與主觀亮度值與亮度值相關(guān)聯(lián)的非線性函數(shù)。在一些實(shí)施方式中，P可以是例如將像素值轉(zhuǎn)換為亮度值的顯示函數(shù)L的倒數(shù)L—1。在一些實(shí)施方式中，X (i) 和y(i)可以是像素i分別在圖像X和y中的亮度值?？梢允褂酶鞣N已知的技術(shù)求解方程式10。具體技術(shù)的選擇不改變本發(fā)明的精神和范圍。當(dāng)d是歐幾里德度量時(shí)，可以使用可以在方程式(15)中表示的Wiener反卷積來(lái)估計(jì)方程式(10)的求解Ι Κ —Fis(IS其中X·、Himp和Ftjbj分別是XcOT、himp和f；bj的離散傅里葉變換，并且H*imp表示Himp的復(fù)共軛。在圖像復(fù)原問(wèn)題中與噪聲的功率密度譜相關(guān)的K在這里可以作為正則化參數(shù)，該正則化參數(shù)限制Xcor中的高頻，并且因此限制X·可能展現(xiàn)小于Vmin或大于Vmax的值的幾率。如果該值仍然出現(xiàn)在Xcot中，則鉗住它們，以便獲得屬于域D的圖像Xcot,該域D包括可以被屏幕顯示的圖像且可以在方程式(16)中表示為- Vflw if Xfiir < Vom(16)
Vhbs> Vliaai在一些實(shí)施方式中，可以使用約束優(yōu)化算法求解方程式(10)。如果d是歐幾里德度量，則可以使用用于求解二次方程問(wèn)題的已知算法。如果由方程式(14)定義d，其中P是解析可微函數(shù)，則可以使用梯度下降方法執(zhí)行該優(yōu)化。在一些實(shí)施方式中，作為梯度下降方法的備選，可以使用具有應(yīng)用Jaanson技術(shù)進(jìn)行約束的Van Cittert算法執(zhí)行該優(yōu)化。在一些實(shí)施方式中，作為Wiener反卷積和迭代算法如梯度下降方法或VanCittert算法的備選，可以在利用Wiener反卷積的結(jié)果初始化它們的值之后使用梯度下降技術(shù)或Van Cittert算法。在一些實(shí)施方式中，可以確定預(yù)校正圖像而不對(duì)于每個(gè)色彩分量求解方程式
(10)?？蛇x擇地，可以同時(shí)地并且與函數(shù)R—起確定用于每個(gè)子像素類等的預(yù)校正圖像，以便使用產(chǎn)生具有“最佳質(zhì)量”的觀察圖像的對(duì)比度削弱。如果函數(shù)R的特征在于根據(jù)方程式(12)或(13)的參數(shù)Vt^PV1，則可以在方程式(17)中將預(yù)校正圖像表示為) ~￠( 5"* 為,V!)
其中，J是子像素類的數(shù)量，Vopt0和Vtjptl是表征最佳函數(shù)R的參數(shù)，并且Q是依賴于d(Xc^，f；wp且依賴于對(duì)比度削弱的量值的函數(shù)。用于函數(shù)Q的選擇不改變本發(fā)明的精神和范圍。在一些實(shí)施方式中，度量d說(shuō)明眼睛的非線性亮度敏感度Q，其可以在方程式(18)中被表示為(18)
權(quán)利要求
1.一種用于在電子設(shè)備的顯示器上渲染原始圖像的預(yù)校正圖像以補(bǔ)償所述設(shè)備的用戶的視力損傷的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，從而與所述用戶觀察所述原始圖像的顯示相比，所述用戶將以更好的光學(xué)聚焦觀察當(dāng)在所述顯示器上顯示時(shí)的所述預(yù)校正圖像，所述方法包括以下步驟 接收所述顯示器的硬件特性； 接收描述所述用戶的視力損傷的至少一個(gè)參數(shù)； 接收描述所述顯示器被所述用戶觀看的條件的至少一個(gè)參數(shù)； 計(jì)算瞳孔函數(shù)； 計(jì)算點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)或光傳遞函數(shù)(OTF)； 計(jì)算與所述原始圖像的至少一部分相對(duì)應(yīng)的預(yù)校正圖像以補(bǔ)償所述用戶的所述視力損傷；以及 在所述顯示器上渲染所述預(yù)校正圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述接收所述顯示器的硬件特性的步驟包括從本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)接收所述硬件特性的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述接收描述所述用戶的所述視力損傷的參數(shù)的步驟包括從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)、本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)輸入或?qū)崟r(shí)估計(jì)中接收所述視力損傷參數(shù)的步驟中的至少一個(gè)步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述接收描述所述顯示器被所述用戶觀看的條件的參數(shù)的步驟包括從實(shí)時(shí)估計(jì)、實(shí)時(shí)輸入或本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中接收顯示器條件參數(shù)的步驟中的至少一個(gè)步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述電子設(shè)備是由下述各項(xiàng)構(gòu)成的組中之一移動(dòng)電話、膝上電腦、臺(tái)式電腦、平板電腦、電視機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)、車輛電子儀表板、手表、照相機(jī)、電子書(shū)、媒體播放器、視頻游戲控制臺(tái)、自動(dòng)售貨機(jī)和頭戴式顯示器。
6.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述視力損傷是由下述各項(xiàng)構(gòu)成的組中的至少一個(gè)近視、散光、老花和遠(yuǎn)視。
7.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述接收所述顯示器的硬件特性的步驟包括接收來(lái)自下述各項(xiàng)構(gòu)成的組中的至少一個(gè)的步驟像素尺度和間隔、顯示寬度和高度、顯示反射率、發(fā)射譜以及像素值與亮度之間的關(guān)系。
8.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述接收描述所述視力損傷的參數(shù)的步驟包括接收來(lái)自下述各項(xiàng)構(gòu)成的組中的至少一個(gè)的步驟眼鏡配置的球形參數(shù)、眼鏡配置的柱形和軸參數(shù)以及適應(yīng)性調(diào)節(jié)的測(cè)量。
9.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述接收描述所述視力損傷的參數(shù)的步驟包括測(cè)量所述眼睛的波前像差圖的步驟或者用于測(cè)量所述眼睛的適應(yīng)性調(diào)節(jié)的步驟。
10.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述接收描述所述顯示器被觀看的條件的參數(shù)的步驟包括接收所述用戶的所述眼睛和所述屏幕之間的距離的測(cè)量、環(huán)境亮度以及所述用戶的瞳孔尺寸的測(cè)量中的一個(gè)或多個(gè)的步驟。
11.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述渲染的步驟包括渲染字體字形的步驟。
12.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述接收描述視力損傷的參數(shù)的步驟包括在配置階段從所述用戶接收輸入、從另一個(gè)設(shè)備接收輸入、或者通過(guò)使用所述設(shè)備來(lái)測(cè)量所述視力損傷的參數(shù)的步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟。
13.如權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，還包括步驟通過(guò)接收來(lái)自嵌入在所述設(shè)備中的揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)、嵌入在所述設(shè)備中的照相機(jī)、紅外發(fā)射器/接收器或無(wú)線光束發(fā)射器/接收器中的至少一個(gè)的測(cè)量來(lái)執(zhí)行通過(guò)用戶輸入來(lái)接收所述用戶的眼睛與所述屏幕之間的距離或者實(shí)時(shí)估計(jì)所述距離。
14.如權(quán)利要求7所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，還包括步驟通過(guò)從嵌入式環(huán)境光傳感器或嵌入式照相機(jī)接收測(cè)量來(lái)執(zhí)行實(shí)時(shí)估計(jì)瞳孔尺寸。
15.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述計(jì)算PSF的步驟包括計(jì)算所述顯示器的每一子像素類的PSF，并且在所述顯示器上渲染所述預(yù)校正圖像的步驟包括針對(duì)每個(gè)子像素渲染所述預(yù)校正圖像的步驟。
16.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，使用應(yīng)用梯度下降的約束優(yōu)化問(wèn)題或者使用Van-Cittert算法來(lái)執(zhí)行所述計(jì)算預(yù)校正圖像的步驟。
17.如權(quán)利要求16所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，基于包括眼睛接受體的由于亮度所致的敏感度的變化的度量來(lái)表示所述約束優(yōu)化問(wèn)題。
18.如權(quán)利要求16所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，基于用于表示由所述用戶觀察的總體圖像質(zhì)量的目標(biāo)函數(shù)來(lái)表示所述約束優(yōu)化問(wèn)題。
19.如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述度量包括視網(wǎng)膜圖像與參考圖形對(duì)象的圖像之間的差異的測(cè)量，其中通過(guò)使用亮度或像素值的增加函數(shù)來(lái)削弱所述參考圖形對(duì)象的對(duì)比度。
20.如權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述目標(biāo)函數(shù)基于視網(wǎng)膜圖像與參考圖形對(duì)象的圖像之間的差異的測(cè)量并且基于所述對(duì)比度削弱的量值，其中通過(guò)使用亮度或像素值的增加函數(shù)來(lái)削弱所述參考圖形對(duì)象的對(duì)比度。
21.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，使用Wiener反卷積來(lái)計(jì)算所述預(yù)校正圖像。
22.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，當(dāng)向所述用戶顯示所述預(yù)校正圖像時(shí)，所述預(yù)校正圖像在所述視網(wǎng)膜上產(chǎn)生與當(dāng)所述原始圖像被顯示時(shí)在非損傷用戶的所述視網(wǎng)膜上產(chǎn)生的另一個(gè)圖像相比對(duì)比度削弱的圖像。
23.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，通過(guò)執(zhí)行二分法測(cè)試的步驟來(lái)確定描述所述用戶的所述視力損傷的所述參數(shù)和描述所述顯示器被觀看的條件的參數(shù)，其中，所述二分法測(cè)試包括使用不同的假設(shè)來(lái)向所述用戶呈現(xiàn)預(yù)校正的圖像以便用戶指定的圖像被所述用戶最佳地觀看的步驟。
24.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述渲染的步驟還包括指定將要渲染的所述圖像部分的偏好的步驟。
25.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述指定偏好的步驟包括指定文本在所述顯示器上的渲染、所述顯示器的具體部分的渲染、圖像在所述顯示器上的渲染以及禁止渲染。
26.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，還包括步驟通過(guò)擊打硬鍵、改變選項(xiàng)、振動(dòng)設(shè)備或者使用嵌入式照相機(jī)檢測(cè)眼鏡正被用戶佩戴來(lái)啟用或禁用渲染。
27.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中，使用僅右眼的PSF、僅左眼的PSF、左眼和右眼的PSF的組合所導(dǎo)致的PSF、或者左眼和右眼的PSF，并且通過(guò)對(duì)自動(dòng)立體監(jiān)視器的兩個(gè)元件應(yīng)用兩個(gè)預(yù)校正結(jié)果來(lái)完成所述預(yù)校正。
28.一種用于在電子設(shè)備的顯示器上渲染原始圖像的預(yù)校正圖像以補(bǔ)償所述設(shè)備的用戶的視力損傷的系統(tǒng)，使得與所述用戶觀察所述原始圖像的顯示相比，所述用戶將以更好的光學(xué)聚焦觀察當(dāng)在所述顯示器上顯示時(shí)的所述預(yù)校正圖像，所述系統(tǒng)包括 計(jì)算機(jī)處理器；和 與所述計(jì)算機(jī)處理器連接的存儲(chǔ)器，其中，所述存儲(chǔ)器被配置為利用指令來(lái)使得所述處理器執(zhí)行下述步驟 (1)從本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)接收所述顯示器屏幕的硬件特性， (2)從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)、本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)輸入或?qū)崟r(shí)估計(jì)中的至少一個(gè)接收描述所述用戶的視力損傷的參數(shù)， (3)從實(shí)時(shí)估計(jì)、實(shí)時(shí)輸入或本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的至少一個(gè)接收描述所述顯示器被所述用戶觀看的條件的參數(shù)， (4)計(jì)算瞳孔函數(shù)， (5)計(jì)算點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)或光傳遞函數(shù)(OTF)， (6)計(jì)算與所述原始圖像的至少一部分相對(duì)應(yīng)的預(yù)校正圖像以補(bǔ)償所述用戶的所述視力損傷，以及 (7)在所述顯示器上渲染所述預(yù)校正圖像。
29.一種存儲(chǔ)配置為被處理器執(zhí)行的程序的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，當(dāng)所述程序被執(zhí)行時(shí)被適配為使得所述處理器執(zhí)行下述步驟 從數(shù)據(jù)庫(kù)接收顯示器的硬件特性； 從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)、本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)輸入或?qū)崟r(shí)估計(jì)中的至少一個(gè)接收描述用戶的視力損傷的參數(shù)； 從實(shí)時(shí)估計(jì)、實(shí)時(shí)輸入或本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的至少一個(gè)接收描述所述顯示器被所述用戶觀看的條件的參數(shù)； 計(jì)算瞳孔函數(shù)； 計(jì)算點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)或光傳遞函數(shù)(OTF)； 計(jì)算與所述原始圖像的至少一部分相對(duì)應(yīng)的預(yù)校正圖像以補(bǔ)償所述用戶的所述視力損傷；以及 在所述電子設(shè)備的顯示器上渲染所述預(yù)校正圖像，從而與所述用戶觀察所述原始圖像的顯示相比，所述用戶將以更好的光學(xué)聚焦觀察所述預(yù)校正圖像的顯示。
全文摘要
提供了一種在電子設(shè)備的顯示器上渲染原始圖像的預(yù)校正圖像以補(bǔ)償該設(shè)備的用戶的視力損傷的系統(tǒng)和方法，從而與所述用戶觀察所述原始圖像的顯示相比，所述用戶將以更好的光學(xué)聚焦觀察當(dāng)在所述顯示器上顯示時(shí)的所述預(yù)校正圖像。所實(shí)現(xiàn)的方法的步驟包括接收該顯示器的硬件特性，接收描述該用戶的視力損傷的至少一個(gè)參數(shù)，接收描述該顯示器被該用戶觀看的條件的至少一個(gè)參數(shù)，計(jì)算瞳孔函數(shù)，計(jì)算點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)，計(jì)算與該原始圖像的至少一部分相對(duì)應(yīng)的預(yù)校正圖像以補(bǔ)償該用戶的視力損傷，并且在該顯示器上渲染該預(yù)校正圖像。
文檔編號(hào)G06K9/00GK103026367SQ201180036434
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者P·馬爾尚, E·皮特, H·吉耶梅, L·特羅克梅 申請(qǐng)人:焦點(diǎn)再現(xiàn)