CN110967166B - 近眼显示光学系统的检测方法、检测装置和检测系统 - Google Patents
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Abstract
近眼显示系统的检测方法、检测装置和检测系统，其中，检测方法，包括：在检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内以形成第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像；对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第一检测指标；在保持所述检测相机处于第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像；以及，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标。这样，通过一条检测光路，利用具有不同测试图案的测试图像，获得所述近眼显示光学系统的多项检测指标。
Description
技术领域
本发明涉及近眼显示光学系统领域，尤其涉及近眼显示光学系统的检测方法、检测装置和检测系统。
背景技术
近年来，诸如虚拟现实和增强现实之类的近眼目视光学系统为人类创造了丰富的视感体验。在投入服务之前，需对近眼显示光学产品的各项检测指标进行测定，以检验其产品质量。
现有的对近眼显示光学产品进行检测的方法主要是基于光学检测装置的人工检测。更具体地，对应于不同的检测指标搭建不同的检测光路，并结合人眼主动观测以获得相应的检测指标。本领域的技术人员应知晓，近眼显示光学产品的检测指标数量和种类较多，以AR头戴显示设备为例，其关键检测指标包括：视场角、畸变、解像力、鬼影、亮度、亮度均匀性、透过率、瞳距、眼盒大小、虚像距离、双目合像精度等。因此，为了获得不同的检测指标项，需利用不同的测试仪器(诸如平行光管、反射镜、光度计等)搭建特定的检测光路。
虽然基于光学检测装置的人工检测能够实现对近眼显示光学系统进行检测，但是，一方面，检测流程复杂，效率低下，且成本高昂；另一方面，由于依赖人的主观读数，一定会存在人为误差，难以满足自动化检测的需求。
在基于光学检测装置的人工检测的基础上，也逐渐发展出一种基于相机图像的自动检测方法。然而，现有的基于相机图像的自动检测方法发展并不成熟，大多数仅能针对几项检测指标进行检测。少数能够覆盖大多数检测指标的自动检测设备，其检测光路也较为繁多且复杂。并且，由于利用检测相机取代人眼观察，大多数自动检测结果无法反应人眼的真实感受。
因此，对于一种能够提高近眼显示光学系统的检测效率和降低检测成本的检测方法及其检测系统的需求是迫切。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种近眼显示光学系统的检测方法、检测装置及其检测系统，其中，所述检测方法能够实现对所述近眼显示光学系统的检测指标进行自动化地检测。
本发明的另一目的在于提供一种近眼显示光学系统的检测方法、检测装置及其检测系统，其中，所述检测方法能够对所述近眼显示光学系统的各项检测指标进行自动化地检测。
本发明的另一目的在于提供一种近眼显示光学系统的检测方法、检测装置及其检测系统，其中，所述检测方法利用一条检测光路，实现对所述近眼显示光学系统多项检测指标的自动化检测。因此，基于所述检测方法构建的所述检测系统的光学系统设计相对较为简单，并且，其检测流程相对较为简化。
本发明的另一目的在于提供一种近眼显示光学系统的检测方法、检测装置及其检测系统，其中，在利用所述近眼显示光学系统检测系统对所述近眼显示光学系统进行检测的过程中，各项检测指标自动地生成而无需依靠人工观测，从而有效地排除了人工不稳定因素的影响，且减低了人工成本。
本发明的另一目的在于提供一种近眼显示光学系统的检测方法、检测装置及其检测系统，其中，在对所述近眼显示光学系统进行检测的过程中，控制检测相机的入瞳面仿真模拟人眼的动作(包括：眼球旋转，瞳孔收缩等)，以使得自动化检测结果能够反应人眼的真实感受。
本发明的另一目的在于提供一种近眼显示光学系统的检测方法、检测装置及其检测系统，其中，在对所述近眼显示光学系统进行检测的过程中，所述检测相机的入瞳面被调节至与所述近眼显示光学系统的眼盒区域的中心截面重合，以优化所述检测相机的观察视角，在此基础上，提升各项检测指标的检测精度。
本发明的另一目的在于提供一种近眼显示光学系统的检测方法、检测装置及其检测系统，其中，所述检测方法能够对所述近眼显示光学系统的双目合像精度进行测定。
通过下面的描述，本发明的其它优势和特征将会变得显而易见，并可以通过权利要求书中特别指出的手段和组合得到实现。
为实现上述至少一目的或优势，本发明提供一种近眼显示光学系统的检测方法，所述近眼显示光学系统包括第一显示单元和第二显示单元，其中，所述检测方法，包括：在检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内以形成第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像，其中，所述第一测试图像具有第一测试图案；对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第一检测指标；在保持所述检测相机处于第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像，其中，所述第二测试图像具有第二测试图案；以及，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标。
在本发明的一实施例中，在获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像之前，包括：在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案；对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号；以及，基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台以调整所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面，其中，所述运动平台用于移动所述检测相机。
在本发明的一实施例中，所述第三测试图案包括一个特征图案和至少4个眼盒检测区域，其中所述特征图案位于所述第三测试图案的中心区域，以及，所述眼盒检测区域位于所述第三测试图案的四个转角区域。
在本发明的一实施例中，对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，包括：基于位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案的姿势，确定所述检测相机入瞳面的所述角度调整信号；基于位于所述第三测试图案的四个转角区域的所述眼盒检测区域，确定所述第一显示单元的所述眼盒区域的边界和中心位置；以及，基于所述第一显示单元的所述眼盒区域的中心位置和位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案之间的相对位置信息，确定所述检测相机入瞳面的位置调整信号。
在本发明的一实施例中，在获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像之前，还包括：在所述检测相机的入瞳面被保持对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面时，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以远离或靠近所述第一显示单元的所述眼盒区域；检测在不同位置所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸；以及，响应于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值，将所述检测相机的入瞳面保持于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值的位置，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
在本发明的一实施例中，所述第二测试图案包括至少一纹理区域，所述至少一纹理区域用于检测所述近眼显示光学系统的所述第二检测指标，其中，所述第二检测指标为选自由调制传递函数曲线、分辨率和对比度所组成的群组中的任意一种或几种的组合。
在本发明的一实施例中，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标，包括：提取所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案的所述至少一纹理区域；以及，以光学模型处理所述测试图像中的所述至少一纹理区域，以获得所述目视光学系统的所述第二检测指标。
在本发明的一实施例中，所述检测方法还包括：控制所述运动平台转动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面围绕所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面的中心旋转；在不同的旋转角度下，获得形成于所述第一显示单元的所述第二测试图像之图像；以及，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第二检测指标。
在本发明的一实施例中，所述第一测试图案为纯白图案，所述纯白图案用于检测所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标，其中，所述第一检测指标为选自由视场角、畸变、场曲、亮度、色度、亮度均匀性和色度均匀性所组成的群组中的任意一种或几种的组合。
在本发明的一实施例中，对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第一检测指标，包括：获得所述第一测试图像之图像的灰度值；以及，基于所述第一测试图像之图像的灰度值以及预标定的所述检测相机的曝光值，标定目标的亮度值与所述检测相机所形成的所述标定目标图像的灰度值之间的对应关系，确定所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标中的亮度值。
在本发明的一实施例中，所述检测方法，还包括：控制所述运动平台转动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面围绕所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面的中心旋转；在不同的旋转角度下，获得形成于所述第一显示单元的所述第一测试图像之图像；以及，对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标。
在本发明的一实施例中，所述检测相机包括一液态镜头，其中，所述检测方法，还包括：调节所述检测相机的所述液态镜头的工作电压，以改变所述检测相机的焦距；检测在不同焦距下所述检测相机的成像清晰度；以及，响应于所述检测相机的成像清晰度为最高值时，基于通过所述检测相机的成像清晰度构建的所述检测相机与被测图像之间的距离与电压函数，确定所述近眼显示系统的虚像距离指标，其中，所述虚像距离指标表示形成于所述显示单元的测试图像与所述检测相机之间的距离。
在本发明的一实施例中，获得所述近眼显示系统的虚像距离指标的过程，在获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标之后被执行，其中，所述测试图像为所述第二测试图像。
在本发明的一实施例中，所述检测方法，还包括：基于所述第一显示单元和所述第二显示单元之间的距离，控制所述运动平台移动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内；获得形成于所述第二显示单元的第二测试图像之图像；以及，基于在所述检测相机入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，以及，在所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，获得所述近眼显示光学系统的双目合像精度。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种检测相机位姿调整方法，用于调整检测相机的入瞳面与近眼显示光学系统的第一显示单元的眼盒区域的中心截面之间的相对位置关系，其包括：在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案；对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号；以及，基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台以调整所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面，其中，所述运动平台用于移动所述检测相机。
在本发明的一实施例中，所述位姿调整方法，还包括：在所述检测相机的入瞳面被保持对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面时，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以使得所述检测相机的入瞳面沿着所述检测相机所设定的Z轴方向移动，以远离或靠近所述第一显示单元的所述眼盒区域；检测在不同位置所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸；以及，响应于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值，将所述检测相机的入瞳面保持于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值的位置，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
在本发明的一实施例中，所述第三测试图案包括一个特征图案和至少4个眼盒检测区域，其中所述特征图案位于所述第三测试图案的中心区域，以及，所述眼盒检测区域位于所述第三测试图案的四个转角区域。
在本发明的一实施例中，所述特征图案为十字丝图案。
在本发明的一实施例中，对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，包括：基于位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案的姿势，确定所述检测相机入瞳面的所述角度调整信号；基于位于所述第三测试图案的四个转角区域的所述眼盒检测区域，确定所述第一显示单元的所述眼盒区域的边界和中心位置；以及，基于所述第一显示单元的所述眼盒区域的中心位置和位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案之间的相对位置信息，确定所述检测相机入瞳面的位置调整信号。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种用于检测近眼显示光学系统的虚像距离指标的方法，所述近眼显示光学系统包括第一显示单元和第二显示单元，其包括：在检测相机的入瞳面被保持与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合时，获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像，其中，所述第二测试图像包括至少一纹理区域，其中，所述检测相机包括一液态镜头；调节所述检测相机的所述液态镜头的工作电压，以改变所述检测相机的焦距；检测在不同焦距下所述第二测试图像之图像的成像清晰度；以及，响应于所述第二测试图像之图像的成像清晰度为最高值时，基于通过所述检测相机的成像清晰度构建的所述检测相机与被测图像之间的距离与电压函数，确定所述近眼显示系统的虚像距离指标，其中，所述虚像距离指标表示形成于所述显示单元的测试图像与所述检测相机之间的距离。
在本发明的一实施例中，在获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像之前，包括：在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案；对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号；基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台以调整所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面，其中，所述运动平台用于移动所述检测相机；在所述检测相机的入瞳面被保持对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面时，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以使得所述检测相机的入瞳面沿着所述检测相机所设定的Z轴方向移动，以远离或靠近所述第一显示单元的所述眼盒区域；检测在不同位置所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸；以及，响应于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值，将所述检测相机的入瞳面保持于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值的位置，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
在本发明的一实施例中，所述第三测试图案包括一个特征图案和至少4个眼盒检测区域，其中所述特征图案位于所述第三测试图案的中心区域，以及，所述眼盒检测区域位于所述第三测试图案的四个转角区域。
在本发明的一实施例中，所述特征图案为十字丝图案。
在本发明的一实施例中，对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，包括：基于位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案的姿势，确定所述检测相机入瞳面的所述角度调整信号；基于位于所述第三测试图案的四个转角区域的所述眼盒检测区域，确定所述第一显示单元的所述眼盒区域的边界和中心位置；以及，基于所述第一显示单元的所述眼盒区域的中心位置和位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案之间的相对位置信息，确定所述检测相机入瞳面的位置调整信号。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种用于检测近眼显示光学系统的双目合像精度的方法，其中，所述近眼显示光学系统包括第一显示单元和第二显示单元，其包括：在检测相机的入瞳面被保持与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合时，获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像，其中所述第二测试图像包括至少一纹理区域；基于所述第一显示单元和所述第二显示单元之间的距离，控制运动平台移动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内，其中所述运动平台用于移动所述检测相机；获得形成于所述第二显示单元的所述第二测试图像之图像；以及，基于在所述检测相机入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合时获得的所述第二测试图像之图像，以及，在所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，获得所述近眼显示光学系统的双目合像精度。
在本发明的一实施例中，在获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像之前，还包括：在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案；对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号；基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台以调整所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面，其中，所述运动平台用于移动所述检测相机；在所述检测相机的入瞳面被保持对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面时，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以使得所述检测相机的入瞳面沿着所述检测相机所设定的Z轴方向移动，以远离或靠近所述第一显示单元的所述眼盒区域；检测在不同位置所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸；以及，响应于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值，将所述检测相机的入瞳面保持于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值的位置，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种用于近眼显示光学系统的检测装置，其包括：图像获取模块，用于，在检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内以形成第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像，其中，所述第一测试图像具有第一测试图案，以及，在保持所述检测相机处于第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像，其中，所述第二测试图像具有第二测试图案；第一检测指标获取模块，用于，对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第一检测指标；以及，第二检测指标获取模块，用于，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标。
在本发明的一实施例中，所述检测装置还包括一位姿调整模块，用于：在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案；对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号；以及，基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台以调整所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面，其中，所述运动平台用于移动所述检测相机。
在本发明的一实施例中，所述位姿调整模块，还用于：在所述检测相机的入瞳面被保持对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面时，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以远离或靠近所述第一显示单元的所述眼盒区域；检测在不同位置所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸；以及，响应于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值，将所述检测相机的入瞳面保持于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值的位置，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
在本发明的一实施例中，所述检测装置还包括一虚像距离指标获取模块，用于：调节所述检测相机的所述液态镜头的工作电压，以改变所述检测相机的焦距；检测在不同焦距下所述检测相机的成像清晰度；以及，响应于所述检测相机的成像清晰度为最高值时，基于通过所述检测相机的成像清晰度构建的所述检测相机与被测图像之间的距离与电压函数，确定所述近眼显示系统的虚像距离指标，其中，所述虚像距离指标表示形成于所述显示单元的测试图像与所述检测相机之间的距离。
在本发明的一实施例中，所述第一检测指标获取模块，还用于：获得所述第一测试图像之图像的灰度值；以及，基于所述第一测试图像之图像的灰度值以及预标定的所述检测相机的曝光值，标定目标的亮度值与所述检测相机所形成的所述标定目标图像的灰度值之间的对应关系，确定所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标中的亮度值。
在本发明的一实施例中，所述第二检测指标获取模块，还用于：提取所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案的所述至少一纹理区域；以及，以光学模型处理所述测试图像中的所述至少一纹理区域，以获得所述目视光学系统的所述第二检测指标。
在本发明的一实施例中，其中，所述位姿调整模块，还用于：控制所述运动平台转动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面围绕所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面的中心旋转；以及，控制所述运动平台转动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面围绕所述第二显示单元的眼盒区域的中心截面的中心旋转。
在本发明的一实施例中，所述第一检测指标获取模块，还用于：所述第一检测指标获取模块，还用于：在不同的旋转角度下，获得形成于所述第一显示单元的所述第一测试图像之图像；以及，对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标。
在本发明的一实施例中，所述第二检测指标获取模块，还用于：在不同的旋转角度下，获得形成于所述第一显示单元的所述第二测试图像之图像；以及，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第二检测指标。
在本发明的一实施例中，所述检测装置还包括一双目合像精度获取模块，用于：基于所述第一显示单元和所述第二显示单元之间的距离，控制所述运动平台移动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内；获得形成于所述第二显示单元的第二测试图像之图像；以及，基于在所述检测相机入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，以及，在所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，获得所述近眼显示光学系统的双目合像精度。
本发明还提供一种用于近眼显示光学系统的检测系统，其包括：检测相机，所述检测相机用于采集形成于所述近眼显示光学系统的第一显示单元或/和第二显示单元的测试图像；运动平台，用于移动所述检测相机；以及，标定设备，其中，所述标定设备包括：处理器；和，存储器，其中，在所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被所述处理器运行时使得所述处理器执行如权上所述的检测方法。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被计算装置执行时，可操作执行如上所述的检测方法。
通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
图1图示了根据本发明较佳实施例的近眼显示光学系统的检测方法的流程图。
图2图示了根据本发明该较佳实施例的所述检测方法中被检测的AR头戴显示设备设备的立体示意图。
图3图示了根据本发明该较佳实施例的所述检测方法中被检测的AR头戴显示设备增强现实之视觉效果的立体示意图。
图4图示了根据本发明该较佳实施例的所述检测方法中所述第三测试图案的一种具体实施的示意图。
图5图示了根据本发明该较佳实施例的所述检测方法中所述检测相机的位姿调整过程的流程图。
图6图示了根据本发明较佳实施例的用于近眼显示光学系统的检测装置的框图。
图7图示了根据本发明较佳实施例的用于近眼显示光学系统的检测系统的立体示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
申请概述
如上所述，在近眼显示光学产品投入服务之前，需对其各项指标进行检测，以检验其产品质量。对近眼显示光学产品进行检测的方法经历了从基于光学检测装置的人工检测到基于相机图像的自动化检测的发展过程。
自动化检测取代人工检测是工业化发展的必然趋势，利于解放人力，消除人为因素所带来的误差，具有更高的稳定性和效率。然而，现有的基于相机图像的自动化检测方法发展并不成熟。本质上，大多数基于相机图像的自动化检测方法还处于简单地用检测相机来替代人眼观察，并利用后台算法处理获得相应检测指标的初始阶段。
更具体地说，现有的基于相机图像的自动化检测方法需要搭建多条检测光路以用于检测多项检测指标。例如，为了检测与亮度和色度相关的指标，所述检测相机需专门采集用于标定色度和亮度相关指标的色度计图像，并利用相应算法对色度计图像进行处理以获得色度、亮度、色度均匀性和亮度均匀性等检测指标。当需检测所述近眼显示光学设备的其他检测指标(例如，视场角，畸变等)时，需额外为所述检测相机搭建另一条检测光路，以使得所述检测相机能够采集到不同的测试图像并进行分析以获得其他检测指标。
本领域的技术人员应知晓，为了提高某些检测指标的检测精度，针对不同检测指标，优选地应配置不同类型的所述检测相机。例如，为了提高与亮度和色度相关的检测指标的检测精度，所述检测相机优选地具备较小的视场角；然而，在检测视场角、场曲等检测指标时，所述检测相机优选地具备相对较大的视场角。不同检测指标对于检测相机的配置的要求(甚至是矛盾的配置要求)，造成了基于相机图像的自动化检测的复杂度和各项指标的检测精度之间难以达到平衡。
此外，在基于相机图像的自动检测过程中，通常将所述检测相机放置于固定位置以取代人眼观察。然而，人眼在自然观察事物时会不断调整视野和观察角度，即，人眼眼球会做各类运动，例如，转动眼球、调整瞳孔大小等。也就是说，利用检测相机替代人眼观察，其获得的检测结果无法反应人眼的真实感受。这是现有的基于相机图像的自动化检测系统待克服的缺陷。
还有，大多数现有的基于相机图像的自动检测设备仅能针对几项检测指标进行检测。也就是说，大多数现有的基于相机图像的自动检测设备的检测集成度普遍不高。其原因大致有：第一，当需要覆盖更多的检测指标时，需构建更为复杂的检测光路，复杂的检测光路直接导致检测成本的攀升；第二，对于某些检测指标(例如虚像距离、眼盒尺寸等)而言，其需要检测相机处于特定的位置方能进行测量。而，检测相机的位置和姿势的调整算法是一大技术难题。
针对上述技术问题，本发明的基本构思是首先通过特定的检测相机位姿调整方法调整所述检测相机的入瞳面的位置，以使得所述检测相机的入瞳面位于所述近眼显示光学系统的眼盒区域内以形成第一检测光路；进而，在保持所述检测相机处于所述第一检测光路的前提下，通过所述检测相机采集不同的测试图像之图像，以获得多项检测指标。此外，针对于仅能够在所述检测相机处于特定的位置方能进行测量的检测项，可通过特定的检测相机位姿调整算法调整所述检测相机的位置，以进行相应测量。进一步地，可通过所述检测相机位姿调整算法仿真模拟人眼运动，以使得最终的检测结果能够反应人眼观测的真实感受。
基于此，本发明提出了一种近眼显示光学系统的检测方法，其首先在检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内以形成第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像，其中，所述第一测试图像具有第一测试图案；进而，对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第一检测指标；然后，在保持所述检测相机处于第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像，其中，所述第二测试图像具有第二测试图案；以及，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标。这样，通过一条检测光路，并利用具有不同测试图案的测试图像，高集成度地对所述近眼显示光学系统的多项检测指标进行测定，以取得检测光路复杂度与检测精度和效率之间的平衡。
在介绍本发明的基本原理之后，下面将参考附图来具体介绍本发明的各种非限制性实施例。
示例性成像质量测试方法
图1图示了根据本发明较佳实施例的近眼显示光学系统的的检测方法的流程图。如图1所示，根据本发明该较佳实施例的近眼显示光学系统的检测方法，包括：S110，在检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内以形成第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像，其中，所述第一测试图像具有第一测试图案；S120，对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第一检测指标；S130，在保持所述检测相机处于第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像，其中，所述第二测试图像具有第二测试图案；以及，S140，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标。
这里，为了便于理解和说明，以所述近眼显示光学系统为用于实现增强现实(Augmented Reality,AR)的近眼显示光学系统为示例，更明确地，以AR头戴显示设备为示例，说明利用所述检测方法对近眼显示光学系统的检测过程。
图2图示了根据本发明该较佳实施例的所述检测方法中被检测的AR头戴显示设备设备的立体示意图。如图2所示，所述AR头戴显示设备包括两个显示单元13(第一显示单元131和第二显示单元132)和一图像源(图中并未示出)，其中，所述图像源用于产生虚拟图像于所述第一显示单元131和/或所述第二显示单元132，其中，所述显示单元13具有特殊的性能，在用户穿戴上所述头戴显示设备之后，通过所述显示单元13用户不仅可以看到现实世界中的实物，而且还可以看到所述头戴显示设备投射于所述显示单元13的虚拟图像，给用户带来实际空间中存在虚拟物体的特殊视觉体验，其效果示意可参考图3。在具体实施中，所述图像源可被实施为OLED(Organic Light Emitting Display)屏幕或LED(LightEmitting Display)屏幕等，所述显示单元13被实施为AR透镜(即，所述第一显示单元131为左AR透镜、所述第二显示单元132为右AR透镜)。
在步骤S110中，在检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内以形成第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像，其中，所述第一测试图像具有第一测试图案。这里，所述检测相机的入瞳面，指的是物面上所有各点发出的光束进入所述检测相机的共同入口面，即外界光线能够进入所述检测相机的入口面。特别地，在本申请中所述检测相机的入瞳面前置，即，所述入瞳面在所述检测相机镜头结构的前端，以防止在检测过程中发生不必要的干涉，确保检测精度。所述第一显示单元的眼盒区域指的是使用者能够观测到形成于第一显示单元的虚拟图像的区域。因此，当所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，所述检测相机能够采集到形成于所述第一显示单元的所述第一测试图像之图像。
对应于不同的检测指标，需提供具有不同测试图案的测试图像。特别地，所述第一测试图案为纯色图案(例如，纯白图案)，所述纯色图案用于检测所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标，其中，所述第一检测指标为选自由视场角、畸变、场曲、亮度、色度、亮度均匀性和色度均匀性所组成的群组中的任意一种或几种的组合。
应注意到，在步骤S110中，在利用所述检测相机采集所述第一测试图像之图像之前，应调整所述检测相机的位姿以确保所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内。换言之，在通过所述检测相机获得形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像之前，需调整所述检测相机与所述第一显示单元之间的相对位置关系，以确保所述检测相机能够采集到形成于所述第一显示单元的测试图像之图像。本领域的技术人员应知晓，在利用所述检测相机采集形成于所述第一显示单元的测试图像之图像时，存在一个最佳图像采集位置：所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
当所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合时，一方面，所述检测相机能够以最大视角观测到形成于所述第一显示单元的测试图像；另一方面，在此位置时，所述检测相机的姿势能够随意地做出调整，且能够在相对较大的观察视角始终完整地观测到形成于所述第一显示单元的测试图像。并且，当所述检测相机的入瞳面处于此位置时，对于那些需要所述检测相机处于特定的位置才能进行测量的检测项(例如虚像距离、眼盒尺寸等)的检测也变得可实施。
因此，优选地，在本申请该实施例中，在执行步骤S110之前，应调整所述检测相机的入瞳面的位置以使得所述检测相机的入瞳面重合于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面。特别地，在本申请的该实施例中，利用特定的位姿调整算法对所述检测相机的入瞳面的位置进行调整，其过程同样无需人工参与。
更具体地，在本申请实施例中，利用特定的位姿调整算法调整所述检测相机的入瞳面的位置以使得其与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合的过程，包括如下步骤。
首先，将所述检测相机的入瞳面大致放置于所述第一显示单元的眼盒区域内，这里，可通过检测相机是否能够观测到形成于所述第一显示单元的测试图像为基准来判定所述检测相机的入瞳面是否位于所述第一显示单元的眼盒区域内。
进而，在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案。
进一步地，对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号。也就是说，在本申请该实施例中，所述检测相机位姿调整算法以所述第三测试图像之图像作为数据输入，并对所述第三测试图像中的第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号。这里，所述检测相机入瞳面的位姿调整信号包括所述检测相机入瞳面的角度调整信号和所述检测相机入瞳面的位置调整信号，其中，所述角度调整信号，用于调整所述检测相机的入瞳面相对于所述第一显示单元的所述眼盒区域的中心截面的倾斜角度，以及，所述位置调整信号，用于调整所述检测相机的入瞳与所述第一显示单元的所述眼盒区域的中心截面之间的位置关系。
更具体地，在本申请实施例中，所述第三测试图案包括一个特征图案和至少4个眼盒检测区域，其中，所述特征图案位于所述第三测试图案的中心区域，所述至少4个眼盒检测区域位于所述第三测试图案的四个转角区域。在后续数据处理中，位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案的作用在于：基于所述特征图案在所述第三测试图像之图像中的姿势，确定所述检测相机入瞳面的角度调整信号。位于所述第三测试图案的四个转角区域的所述眼盒检测区域的作用在于：确定所述第一显示单元的所述眼盒区域的边界和中心位置，并基于所述眼盒区域的中心位置与所述特征区域之间的相对位置信息，确定所述检测相机入瞳面的位置调整信号。
图3图示了根据本发明该较佳实施例的所述检测方法中所述第三测试图案的一种具体实施的示意图。如图3所示，在该具体实施中，所述特征图案被实施为“十字丝”图案，以及4个所述眼盒检测区域分别位于所述第三测试图案的四个转角区域。这样，在后续的数据处理过程中，基于所述“十字丝图案”在所述第三测试图像之图像中的姿势(包括旋转角度，俯仰角度等)，确定所述检测相机入瞳面的角度调整信号。同时，通过遍历的方法获得所述眼盒检测区域在所述第三测试图像之图像的位置边界，以求解获得所述第一显示单元的所述眼盒区域的边界。相应地，所述第一显示单元的所述眼盒区域的中心位置也可被获知。进一步地，可基于所述眼盒区域的中心位置与所述“十字丝”图案之间的位置信息，确定所述检测相机入瞳面的位置调整信号。
值得一提的是，在本申请另外实施例中，位于所述第三测试图案中心的所述特征图案可选择为具有其他形状的特征图案，例如，涡轮图案，或，黑白棋盘格图案等。对此，并不为本申请所局限。
在对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号之后，进一步地，基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台调整所述检测相机入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面之间的相对位置关系，并最终使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面。
更明确地说，基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号中的角度调整信号，控制所述运动平台旋转或俯仰所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面之间平行。相应地，基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号中的位置调整信号，控制所述运动平台平移所述检测相机的入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面中心与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面之中心对齐。
值得一提的是，在具体基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号调整所述检测相机入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面之间的相对位置关系的过程中，可先基于所述位姿调整信号中的角度调整信号，控制所述运动平台旋转或俯仰所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面之间平行；而后，基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号中的位置调整信号，控制所述运动平台平移所述检测相机的入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面中心与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面之中心对齐。同样可行的是，可先基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号中的位置调整信号，控制所述运动平台平移所述检测相机的入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面中心与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面之中心对齐；而后，基于所述位姿调整信号中的角度调整信号，控制所述运动平台旋转或俯仰所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面之间平行。对此，并不为本申请所局限。
在所述检测相机的入瞳面被调整至对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面之后，进一步地，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以使得所述检测相机的入瞳面远离或靠近所述第一显示单元的眼盒区域。这里，应领会的是，当所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间的相对位置关系发生改变时，所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的面积将发生改变。特别地，当两者之间的重合区域的面积达到最大值时，所述检测相机的入瞳面所处的位置便为与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
图4图示了根据本发明该较佳实施例的所述检测方法中所述检测相机的位姿调整过程的流程图。如图4所述，所述检测相机的位姿调整过程包括：S210，在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案；S220,对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号；S230，基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台以调整所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面，其中，所述运动平台用于移动所述检测相机；S240，在所述检测相机的入瞳面被保持对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面时，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以使得所述检测相机的入瞳面沿着所述检测相机所设定的Z轴方向移动，以远离或靠近所述第一显示单元的所述眼盒区域；S250，检测在不同位置所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸；以及，S260，响应于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值，将所述检测相机的入瞳面保持于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值的位置，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
在通过上述检测相机位姿调整算法将所述检测相机的入瞳面调整至最佳图像采集位置(所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合)之后，通过所述检测相机采集形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像。应领会的是，在此位置时，所述检测相机所采集的所述第一测试图像之图像的成像质量较高，这样利于提升检测精度。
在步骤S120中，对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第一检测指标。这里，以求解所述第一检测指标中的亮度指标为示例，来说明对所述第一测试图像之图像中的所述纯白图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第一检测指标的过程。
首先，获得所述第一测试图像之图像的灰度值，进而，基于所述第一测试图像之图像的灰度值以及预标定的所述检测相机的曝光值，标定目标的亮度值与所述检测相机所形成的所述标定目标图像的灰度值之间的对应关系，确定所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标中的亮度值。换言之，在本申请的该较佳实施例中，在进行亮度测定之前，需对所述检测相机进行预先标定，以获得所述检测相机的曝光值，标定目标的亮度值与所述检测相机所形成的所述标定目标图像的灰度值之间的对应关系。
值得一提的是，对应于所述第一检测指标中的具体检测项，对所述第一测试图像之图像的处理过程将做出具体的调整。由于，此方面技术为公知技术，故在此略过不谈。
在步骤S130和S140中，在保持所述检测相机处于第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像，其中，所述第二测试图像具有第二测试图案，以及，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标。换言之，在保持所述检测相机与所述第一显示单元的相对位置保持不变的前提下，进行对所述近眼光学显示的第二检测指标进行测定。
特别地，在本发明的该较佳实施例中，所述第二测试图像的所述第二测试图案包括至少一纹理区域，所述至少一纹理区域用于检测所述近眼显示光学系统的所述第二检测指标，其中，所述第二检测指标为选自由调制传递函数曲线、分辨率和对比度所组成的群组中的任意一种或几种的组合。
图5图示了根据本发明该较佳实施例的所述检测方法中所述第二测试图案的一种具体实施的示意图。如图5所示，所述第二测试图案被实施为黑白相间的条纹区域(即，所述纹理区域)。这里，本领域的技术人员应可以理解，在本申请另外的实施例中，所述第二测试图案可根据所述第二检测指标中的特定检测项做具体的调整。对此，并不为本申请所局限。
在具体实施中，对所述第一测试图像之图像进行处理的过程包括如下步骤。首先，识别并提取出所述第一测试图案的所述至少一纹理区域；进而，以光学模型处理所述测试图像中的所述至少一纹理区域，以获得所述目视光学系统的所述第一检测指标。
值得一提的是，所述光学模型集成处理纹理区域的相关算法，用于处理并分析所述至少一纹理区域，以获得相应的所述第一检测指标。如前所述，所述第一检测指标为选自由调制传递函数曲线、分辨率和对比度所组成的群组中的任意一种或几种的组合。特别地，针对具体不同的所述第一检测指标，所述光学模型所集成的算法将做出具体的调整。
综合步骤S110至S140应注意到，在本申请该较佳实施例中，所述第一测试图案和所述第二测试图案为不同类型的测试图案，其对应用于获得不同类型的所述第一检测指标和所述第二检测指标。换言之，在保持所述检测相机处于第一检测光路的前提下，通过切换不同的测试图像，可自动地且集成地获得多项所述近眼显示光学系统的检测指标。同时，在对所述近眼显示光学系统的第一检测指标和第二检测指标进行测量的过程中，所述检测相机与所述第一显示单元之间的相对位置关系保持不变，即，所述检测相机始终处于第一检测光路。换言之，在本申请中，所述检测方法通过构建一条检测光路，实现对所述近眼显示光学系统多项检测指标的自动化检测。
进一步地，如上所述，当所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合时，所述检测相机的姿势能够随意地做出调整，且在不同姿势下所述检测相机始终能够以最大视角观测到形成于所述第一显示单元的测试图像。基于此特性，可进一步地控制所述检测相机以特定模式运动，以仿真人眼观察的效果。
例如，在本申请的该较佳实施例中，可选择在步骤S120之后，进一步地控制所述检测相机模仿人眼转动效果，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标。更具体地，在此过程中，首先控制所述运动平台转动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面围绕所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面的中心旋转；进而，在不同的旋转角度下，获得形成于所述第一显示单元的所述第一测试图像之图像；而后，对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标。
相类似地，在本申请的该较佳实施例中，可选择在步骤S140之后，进一步地控制所述检测相机模仿人眼转动效果，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第二检测指标。更具体地，在此过程中，首先控制所述运动平台转动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面围绕所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面的中心旋转；进而，在不同的旋转角度下，获得形成于所述第一显示单元的所述第二测试图像之图像；而后，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第二检测指标。
为了模仿人眼的瞳孔缩放过程，在本申请的该较佳实施例中，所述检测相机可配置一可变光阑，以通过改变可变光阑的通光口径仿真人眼不同的瞳孔大小。这样，在不同入瞳尺寸下，重复上述检测所述第一检测指标和所述第二检测指标的过程便能够获得在不同入瞳尺寸下的一系列所述第一检测指标和所述第二检测指标。
进一步地，如上所述，当所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合时，对于那些需要所述检测相机处于特定的位置才能进行测量的检测项(例如，虚像距离)的检测也变得可实施。这里，在本申请的该较佳实施例中，当所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合时，所述检测方法还包括对所述近眼显示光学系统的虚像距离指标的测定，其中，所述虚像距离指标指的是形成于所述显示单元的测试图像与所述检测相机之间的距离。
在具体实施中，为了测量所述近眼显示光学系统的虚像距离指标，所述检测相机被特殊配置一液态镜头，其中，所述液态镜头在不同电压作用下具有不同的焦度。换言之，在不同电压下，所述检测相机具有不同的焦距。
相应地，在本申请的该较佳实施例中，获得所述近眼显示光学系统的虚像距离指标的过程包括如下步骤。首先，调节所述检测相机的所述液态镜头的工作电压，以改变所述检测相机的焦距；进而，检测在不同焦距下所述检测相机的成像清晰度；以及，响应于所述检测相机的成像清晰度为最高值时，基于通过所述检测相机的成像清晰度构建的所述检测相机与被测图像之间的距离与电压函数，确定所述近眼显示系统的虚像距离指标。换言之，经过对所述检测相机进行与标定以通过图像清晰程度建立起待测物体距离和电压之间的对应关系。在虚像距离测量中，通过改变电压改变成像系统的焦距，以找到成像最清晰时对应的电压值，再根据预标定的结果反推出虚像距离。
值得一提的是，在本申请的该较佳实施例中，获得所述近眼显示系统的虚像距离指标的过程，可以在获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标之后被执行，其中，所述测试图像为所述第二测试图像，即，保持所述第二测试图像不变。当然，本领域的技术人员应容易理解，在具体实施中，获得所述近眼显示系统的虚像指标的过程可在任意过程中执行，也可采用全新的测试图像，其仅需包括至少一纹理区域即可。对此，并不为本申请所局限。
在通过上述检测方法对所述第一显示单元的各项检测指标完成测定之后，进一步地，可将通过所述运动平台将所述检测相机移动至所述第二显示单元，以一方面重复上述检测过程获得所述第二显示单元的各项检测指标的测量，另一方面，获得那些需要所述第一显示单元和所述第二显示单元共同参与的检测项，例如，所述近眼显示光学系统的双目合像精度。
特别地，在本申请的该较佳实施例中，获得所述近眼显示光学系统的双目合像精度的过程包括如下步骤。首先，基于所述第一显示单元和所述第二显示单元之间的距离，控制所述运动平台移动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内；进而，获得形成于所述第二显示单元的第二测试图像之图像；而后，基于在所述检测相机入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，以及，在所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，获得所述近眼显示光学系统的双目合像精度。应领会的是，在获得所述双目合像精度的过程中，所述测试图像可选择任意具有任意测试图案的测试图像，其仅需包括至少一纹理区域即可。对此，并不为本申请所局限。
综上，以上述检测方法用于AR头戴显示设备的检测过程被阐明，其中，在检测过程中，所述第一检测指标(包括视场角、畸变、场曲、亮度、色度、亮度均匀性和色度均匀性等)，所述第二检测指标(包括调制传递函数曲线、分辨率和对比度)，所述显示单元(包括所述第一显示单元和所述第二显示单元)的眼盒区域大小，虚像距离，双目合像精度等一系列指标均能够集成地且自动地被测定。
值得一提的是，虽然在上文中以所述检测方法用于AR头戴显示设备为示例，本领域的技术人员应容易理解，本发明所揭露的所述检测方法同样能够用于其他类型的AR近眼光学显示设备，甚至，VR近眼光学显示设备。对此，并不为本申请所局限。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种检测相机位姿调整方法，其包括步骤：在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案；对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号；以及，基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台以调整所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面，其中，所述运动平台用于移动所述检测相机。
在本发明一实施例中，所述检测相机位姿调整方法还包括：在所述检测相机的入瞳面被保持对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面时，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以使得所述检测相机的入瞳面沿着所述检测相机所设定的Z轴方向移动，以远离或靠近所述第一显示单元的所述眼盒区域；检测在不同位置所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸；以及，响应于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值，将所述检测相机的入瞳面保持于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值的位置，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
在本发明一实施例中，所述第三测试图案包括一个特征图案和至少4个眼盒检测区域，其中所述特征图案位于所述第三测试图案的中心区域，以及，所述眼盒检测区域位于所述第三测试图案的四个转角区域。
在本发明一实施例中，对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，包括：基于位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案的姿势，确定所述角度调整信号；基于位于所述第三测试图案的四个转角区域的所述眼盒检测区域，确定所述第一显示单元的所述眼盒区域的边界和中心位置；以及，基于所述第一显示单元的所述眼盒区域的中心位置和位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案之间的相对位置信息，确定所述检测相机入瞳面的位置调整信号。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种用于检测近眼显示光学系统的虚像距离指标的方法，其包括：在检测相机的入瞳面被保持与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合时，获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像，其中，所述第一测试图像具有第二测试图案，其具有至少一纹理区域，其中，所述检测相机包括一液态镜头；调节所述检测相机的所述液态镜头的工作电压，以改变所述检测相机的焦距；检测在不同焦距下所述第二测试图像之图像的成像清晰度；以及，响应于所述第二测试图像之图像的成像清晰度为最高值时，基于通过所述检测相机的成像清晰度构建的所述检测相机与被测图像之间的距离与电压函数，确定所述近眼显示系统的虚像距离指标，其中，所述虚像距离指标表示形成于所述显示单元的测试图像与所述检测相机之间的距离。
在本发明一实施例中，在获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像之前，包括：在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案；对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号；基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台以调整所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面，其中，所述运动平台用于移动所述检测相机；在所述检测相机的入瞳面被保持对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面时，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以使得所述检测相机的入瞳面沿着所述检测相机所设定的Z轴方向移动，以远离或靠近所述第一显示单元的所述眼盒区域；检测在不同位置所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸；以及，响应于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值，将所述检测相机的入瞳面保持于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值的位置，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
在本发明一实施例中，所述第三测试图案包括一个特征图案和至少4个眼盒检测区域，其中所述特征图案位于所述第三测试图案的中心区域，以及，所述眼盒检测区域位于所述第三测试图案的四个转角区域。
在本发明一实施例中，对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，包括：基于位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案的姿势，确定所述角度调整信号；基于位于所述第三测试图案的四个转角区域的所述眼盒检测区域，确定所述第一显示单元的所述眼盒区域的边界和中心位置；以及，基于所述第一显示单元的所述眼盒区域的中心位置和位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案之间的相对位置信息，确定所述检测相机入瞳面的位置调整信号。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种用于检测近眼显示光学系统的双目合像精度的方法，其包括：在检测相机的入瞳面被保持与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合时，获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像；基于所述第一显示单元和所述第二显示单元之间的距离，控制运动平台移动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内，其中所述运动平台用于移动所述检测相机；获得形成于所述第二显示单元的所述第二测试图像之图像；以及，基于在所述检测相机入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合时获得的所述第二测试图像之图像，以及，在所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，获得所述近眼显示光学系统的双目合像精度。
在本发明一实施例中，在获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像之前，还包括：在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案；对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号；基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台以调整所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面，其中，所述运动平台用于移动所述检测相机；在所述检测相机的入瞳面被保持对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面时，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以使得所述检测相机的入瞳面沿着所述检测相机所设定的Z轴方向移动，以远离或靠近所述第一显示单元的所述眼盒区域；检测在不同位置所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸；以及，响应于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值，将所述检测相机的入瞳面保持于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值的位置，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。。
示意性检测装置
图6图示了根据本发明较佳实施例的用于近眼显示光学系统的检测装置的框图。
如图6所示，根据本发明该较佳实施例的检测装置600包括：图像获取模块610，用于，在检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内以形成第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像，其中，所述第一测试图像具有第一测试图案，以及，在保持所述检测相机处于第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像，其中，所述第二测试图像具有第二测试图案；第一检测指标获取模块620，用于，对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第一检测指标；以及，第二检测指标获取模块630，用于，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标。
在一个示例中，在上述检测装置600中，还包括一位姿调整模块640，用于：在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案；对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号；以及，基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台以调整所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面，其中，所述运动平台用于移动所述检测相机。
在一个示例中，在上述检测装置600中，所述位姿调整模块640还用于：在所述检测相机的入瞳面被保持对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面时，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以远离或靠近所述第一显示单元的所述眼盒区域；检测在不同位置所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸；以及，响应于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值，将所述检测相机的入瞳面保持于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值的位置，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
在一个示例中，在上述检测装置600中，所述检测装置还包括一虚像距离指标获取模块650，用于：调节所述检测相机的所述液态镜头的工作电压，以改变所述检测相机的焦距；检测在不同焦距下所述检测相机的成像清晰度；以及，响应于所述检测相机的成像清晰度为最高值时，基于通过所述检测相机的成像清晰度构建的所述检测相机与被测图像之间的距离与电压函数，确定所述近眼显示系统的虚像距离指标，其中，所述虚像距离指标表示形成于所述显示单元的测试图像与所述检测相机之间的距离。
在一个示例中，在上述检测装置600中，所述第一检测指标获取模块620，还用于：获得所述第一测试图像之图像的灰度值；以及，基于所述第一测试图像之图像的灰度值以及预标定的所述检测相机的曝光值，标定目标的亮度值与所述检测相机所形成的所述标定目标图像的灰度值之间的对应关系，确定所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标中的亮度值。
在一个示例中，在上述检测装置600中，所述第二检测指标获取模块630，还用于：提取所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案的所述至少一纹理区域；以及，以光学模型处理所述测试图像中的所述至少一纹理区域，以获得所述目视光学系统的所述第二检测指标。
在一个示例中，在上述检测装置600中，所述位姿调整模块640，还用于：控制所述运动平台转动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面围绕所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面的中心旋转；以及，控制所述运动平台转动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面围绕所述第二显示单元的眼盒区域的中心截面的中心旋转。
在一个示例中，在上述检测装置600中，所述第一检测指标获取模块620，还用于：在不同的旋转角度下，获得形成于所述第一显示单元的所述第一测试图像之图像；以及，对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标。
在一个示例中，在上述检测装置600中，所述第二检测指标获取模块630，还用于：在不同的旋转角度下，获得形成于所述第一显示单元的所述第二测试图像之图像；以及，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第二检测指标。
在一个示例中，在上述检测装置600中，所述检测装置600还包括一双目合像精度获取模块660，用于：基于所述第一显示单元和所述第二显示单元之间的距离，控制所述运动平台移动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内；获得形成于所述第二显示单元的第二测试图像之图像；以及，基于在所述检测相机入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，以及，在所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，获得所述近眼显示光学系统的双目合像精度。
这里，本领域技术人员可以理解，上述检测装置600中的各个单元和模块的具体功能和操作已经在上面参考图1到图5描述的用于目视光学系统的成像质量测试方法中详细介绍，并因此，将省略其重复描述。
如上所述，根据本申请实施例的检测装置可以实现在各种终端设备中，例如用于近眼显示光学系统的检测系统的服务器。在一个示例中，根据本申请实施例的检测装置可以作为一个软件模块和/或硬件模块而集成到所述终端设备中。例如，该检测装置可以是该终端设备的操作系统中的一个软件模块，或者可以是针对于该终端设备所开发的一个应用程序；当然，该检测装置同样可以是该终端设备的众多硬件模块之一。
替换地，在另一示例中，该检测装置与该终端设备也可以是分立的终端设备，并且该检测装置可以通过有线和/或无线网络连接到该终端设备，并且按照约定的数据格式来传输交互信息。
示例性标定系统
图7图示了根据本发明较佳实施例的用于近眼显示光学系统的检测系统的立体示意图。
如图7所示，根据本发明该较佳实施例的用于近眼显示光学系统的检测系统700包括：检测相机710，所述检测相机710用于采集形成于所述近眼显示光学系统的第一显示单元或/和第二显示单元的测试图像；运动平台720，用于移动所述检测相机；以及标定设备730。所述标定设备730包括：处理器731；和存储器732，在所述存储器732中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被所述处理器731运行时使得所述处理器731执行如上所述的检测方法。
示意性计算机程序产品
除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的目视光学系统的检测方法中的步骤。
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“，还语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的目视光学系统的检测方法中的步骤。
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (25)
1.一种近眼显示光学系统的检测方法，其中，所述近眼显示光学系统包括第一显示单元和第二显示单元，其特征在于，包括：
在检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内以形成第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像，其中，所述第一测试图像具有第一测试图案；
对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第一检测指标；
在保持所述检测相机处于第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像，其中，所述第二测试图像具有第二测试图案；以及
对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标；
其中，在获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像之前，包括：
在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案；
对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号；以及
基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台以调整所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面，其中，所述运动平台用于移动所述检测相机；
其中，所述第三测试图案包括一个特征图案和至少4个眼盒检测区域，其中所述特征图案位于所述第三测试图案的中心区域，以及，所述眼盒检测区域位于所述第三测试图案的四个转角区域；
其中，对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，包括：
基于位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案的姿势，确定所述检测相机入瞳面的角度调整信号；
基于位于所述第三测试图案的四个转角区域的所述眼盒检测区域，确定所述第一显示单元的所述眼盒区域的边界和中心位置；以及，
基于所述第一显示单元的所述眼盒区域的中心位置和位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案之间的相对位置信息，确定所述检测相机入瞳面的位置调整信号。
2.如权利要求1所述的检测方法，其中，在获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像之前，还包括：
在所述检测相机的入瞳面被保持对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面时，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以远离或靠近所述第一显示单元的所述眼盒区域；
检测在不同位置所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸；以及
响应于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值，将所述检测相机的入瞳面保持于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值的位置，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
3.如权利要求1或2所述的检测方法，其中，所述第二测试图案包括至少一纹理区域，所述至少一纹理区域用于检测所述近眼显示光学系统的所述第二检测指标，其中，所述第二检测指标为选自由调制传递函数曲线、分辨率和对比度所组成的群组中的任意一种或几种的组合。
4.如权利要求3所述的检测方法，其中，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标，包括：
提取所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案的所述至少一纹理区域；以及
以光学模型处理所述测试图像中的所述至少一纹理区域，以获得所述近眼显示光学系统的所述第二检测指标。
5.如权利要求4所述的检测方法，还包括：
控制所述运动平台转动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面围绕所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面的中心旋转；
在不同的旋转角度下，获得形成于所述第一显示单元的所述第二测试图像之图像；以及
对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第二检测指标。
6.如权利要求1或2所述的检测方法，其中，所述第一测试图案为纯白图案，所述纯白图案用于检测所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标，其中，所述第一检测指标为选自由视场角、畸变、场曲、亮度、色度、亮度均匀性和色度均匀性所组成的群组中的任意一种或几种的组合。
7.如权利要求6所述的检测方法，其中，对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第一检测指标，包括：
获得所述第一测试图像之图像的灰度值；以及
基于所述第一测试图像之图像的灰度值以及预标定的所述检测相机的曝光值，标定目标的亮度值与所述检测相机所形成的标定目标图像的灰度值之间的对应关系，确定所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标中的亮度值。
8.如权利要求7所述的检测方法，还包括：
控制所述运动平台转动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面围绕所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面的中心旋转；
在不同的旋转角度下，获得形成于所述第一显示单元的所述第一测试图像之图像；以及
对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标。
9.如权利要求1所述的检测方法，其中，所述检测相机包括一液态镜头，其中，所述检测方法还包括：
调节所述检测相机的所述液态镜头的工作电压，以改变所述检测相机的焦距；
检测在不同焦距下所述检测相机的成像清晰度；以及
响应于所述检测相机的成像清晰度为最高值时，基于通过所述检测相机的成像清晰度构建的所述检测相机与被测图像之间的距离与电压函数，确定所述近眼显示光学系统的虚像距离指标，其中，所述虚像距离指
标表示形成于所述显示单元的测试图像与所述检测相机之间的距离。
10.如权利要求9所述的检测方法，其中，获得所述近眼显示光学系统的虚像距离指标的过程，在获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标之后被执行，其中，所述测试图像为所述第二测试图像。
11.如权利要求1所述的检测方法，还包括：
基于所述第一显示单元和所述第二显示单元之间的距离，控制所述运动平台移动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内；
获得形成于所述第二显示单元的第二测试图像之图像；以及
基于在所述检测相机入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，以及，在所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，获得所述近眼显示光学系统的双目合像精度。
12.一种检测相机位姿调整方法，用于调整检测相机的入瞳面与近眼显示光学系统的第一显示单元的眼盒区域的中心截面之间的相对位置关系，其特征在于，包括：
在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案；
对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号；以及，
基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台以调整所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面，其中，所述运动平台用于移动所述检测相机；
所述的检测相机位姿调整方法，还包括：
在所述检测相机的入瞳面被保持对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面时，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以使得所述检测相机的入瞳面沿着所述检测相机所设定的Z轴方向移动，以远离或靠近所述第一显示单元的所述眼盒区域；
检测在不同位置所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸；以及
响应于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值，将所述检测相机的入瞳面保持于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值的位置，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
13.如权利要求12所述的检测相机位姿调整方法，其中，所述第三测试图案包括一个特征图案和至少4个眼盒检测区域，其中所述特征图案位于所述第三测试图案的中心区域，以及，所述眼盒检测区域位于所述第三测试图案的四个转角区域。
14.如权利要求13所述的检测相机位姿调整方法，其中，所述特征图案为十字丝图案。
15.如权利要求14所述的检测相机位姿调整方法，其中，对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，包括：
基于位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案的姿势，确定所述检测相机入瞳面的角度调整信号；
基于位于所述第三测试图案的四个转角区域的所述眼盒检测区域，确定所述第一显示单元的所述眼盒区域的边界和中心位置；以及，
基于所述第一显示单元的所述眼盒区域的中心位置和位于所述第三测试图案的中心区域的所述特征图案之间的相对位置信息，确定所述检测相机入瞳面的位置调整信号。
16.一种用于近眼显示光学系统的检测装置，其特征在于，包括：
图像获取模块，用于，在检测相机的入瞳面位于第一显示单元的眼盒区域内以形成第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第一测试图像之图像，其中，所述第一测试图像具有第一测试图案，以及，在保持所述检测相机处于第一检测光路时，获取形成于所述第一显示单元的第二测试图像之图像，其中，所述第二测试图像具有第二测试图案；
第一检测指标获取模块，用于，对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第一检测指标；以及
第二检测指标获取模块，用于，对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得所述近眼显示光学系统的第二检测指标；
其中所述检测装置，还包括一位姿调整模块，用于：
在所述检测相机的入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时，获取形成于所述第一显示单元的第三测试图像之图像，其中，所述第三测试图像具有第三测试图案；
对所述第三测试图像的图像中的所述第三测试图案进行处理，以获得所述检测相机入瞳面的位姿调整信号；以及
基于所述检测相机入瞳面的位姿调整信号，控制运动平台以调整所述检测相机入瞳面，以使得所述检测相机的入瞳面对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面，其中，所述运动平台用于移动所述检测相机；
其中，所述位姿调整模块，还用于：
在所述检测相机的入瞳面被保持对齐于所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面时，控制所述运动平台移动所述检测相机的入瞳面以远离或靠近所述第一显示单元的所述眼盒区域；
检测在不同位置所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸；以及
响应于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值，将所述检测相机的入瞳面保持于所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域之间重合区域的尺寸为最大值的位置，以使得所述检测相机的入瞳面与所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面重合。
17.如权利要求16所述的检测装置，还包括一虚像距离指标获取模块，用于：
调节所述检测相机的液态镜头的工作电压，以改变所述检测相机的焦距；
检测在不同焦距下所述检测相机的成像清晰度；以及
响应于所述检测相机的成像清晰度为最高值时，基于通过所述检测相机的成像清晰度构建的所述检测相机与被测图像之间的距离与电压函数，确定所述近眼显示光学系统的虚像距离指标，其中，所述虚像距离指标表示形成于所述显示单元的测试图像与所述检测相机之间的距离。
18.如权利要求17所述的检测装置，其中，所述第一检测指标获取模块，还用于：
获得所述第一测试图像之图像的灰度值；以及
基于所述第一测试图像之图像的灰度值以及预标定的所述检测相机的曝光值，标定目标的亮度值与所述检测相机所形成的标定目标图像的灰度值之间的对应关系，确定所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标中的亮度值。
19.如权利要求18所述的检测装置，其中，所述第二检测指标获取模块，还用于：
提取所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案的至少一纹理区域；以及
以光学模型处理所述测试图像中的所述至少一纹理区域，以获得所述近眼显示光学系统的所述第二检测指标。
20.如权利要求19所述的检测装置，其中，所述位姿调整模块还用于：
控制所述运动平台转动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面围绕所述第一显示单元的眼盒区域的中心截面的中心旋转；以及
控制所述运动平台转动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面围绕第二显示单元的眼盒区域的中心截面的中心旋转。
21.如权利要求20所述的检测装置，其中，所述第一检测指标获取模块，还用于：
在不同的旋转角度下，获得形成于所述第一显示单元的所述第一测试图像之图像；以及
对所述第一测试图像之图像中的所述第一测试图案进行处理，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第一检测指标。
22.如权利要求20所述的检测装置，其中，所述第二检测指标获取模块，还用于：
在不同的旋转角度下，获得形成于所述第一显示单元的所述第二测试图像之图像；以及
对所述第二测试图像之图像中的所述第二测试图案进行处理，以获得在不同旋转角度下所述近眼显示光学系统的所述第二检测指标。
23.如权利要求16所述的检测装置，还包括一双目合像精度获取模块，用于：
基于所述第一显示单元和第二显示单元之间的距离，控制所述运动平台移动所述检测相机以使得所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内；
获得形成于所述第二显示单元的第二测试图像之图像；以及
基于在所述检测相机入瞳面位于所述第一显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，以及，在所述检测相机的入瞳面位于所述第二显示单元的眼盒区域内时获得的所述第二测试图像之图像，获得所述近眼显示光学系统的双目合像精度。
24.一种用于近眼显示光学系统的检测系统，其特征在于，包括：
检测相机，所述检测相机用于采集形成于所述近眼显示光学系统的第一显示单元或/和第二显示单元的测试图像；
运动平台，用于移动所述检测相机；以及
标定设备，其中，所述标定设备包括：
处理器；和
存储器，在所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被所述处理器运行时使得所述处理器执行如权利要求1－11中任一项所述的检测方法。
25.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被计算装置执行时，可操作来执行如权利要求1－11中任一项所述的检测方法。
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