Varifocal Occlusion for Optical See-Through Head-Mounted Displays using a Slide Occlusion Mask
Varifocal Occlusion for Optical See-Through Head-Mounted Displays using a Slide Occlusion Mask
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使用滑动遮挡面罩的光学透视头戴式显示器的变焦遮挡
DOI：
10.1109/tvcg.2019.2899249
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发表时间：
2019
影响因子：
5.2
通讯作者：
Itoh Yuta
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hamasaki Takumi;Itoh Yuta
提出了一种用于光学透视头戴式显示器（OST-HMD）的变焦遮挡技术。OST-HMD中的遮挡是一种强大的视觉提示，可以在增强现实（AR）中实现深度感知。在没有遮挡的情况下，由OST-HMD渲染的虚拟对象看起来半透明且不太真实。一种常见的遮挡技术是使用空间光调制器（SLM）来选择性地阻挡SLM上每个像素处的入射光线。然而，大多数现有的方法只在一个单一的，固定的深度，通常在无限远创建一个遮挡蒙版。随着变焦OST-HMD的最新进展，这种传统的固定焦点遮挡导致遮挡掩模平面与要被遮挡的虚拟对象之间的深度不匹配，从而导致模糊遮挡掩模的不舒适的用户体验。因此，在本文中，我们提出了一种具有变焦遮挡能力的OST-HMD系统：我们物理地滑动透射式液晶显示器（LCD）以沿光路沿着光学地移动遮挡平面，使得掩模看起来锐利并且在给定深度处对准虚拟图像。我们的解决方案与现有的变焦遮挡方法相比具有几个优点：它在计算上要求较低，更重要的是，它是光学一致的，即，当用户在相应的虚拟图像上失去焦点时，掩模再次像虚拟图像一样一致地变得模糊。在实验中，我们建立了一个概念验证的变焦闭塞系统实现自定义视网膜投影显示器，并证明该系统可以移动闭塞平面的深度范围从25厘米到无穷大。
We propose a varifocal occlusion technique for optical see-through head-mounted displays (OST-HMDs). Occlusion in OST-HMDs is a powerful visual cue that enables depth perception in augmented reality (AR). Without occlusion, virtual objects rendered by an OST-HMD appear semi-transparent and less realistic. A common occlusion technique is to use spatial light modulators (SLMs) to block incoming light rays at each pixel on the SLM selectively. However, most of the existing methods create an occlusion mask only at a single, fixed depth-typically at infinity. With recent advances in varifocal OST-HMDs, such traditional fixed-focus occlusion causes a mismatch in depth between the occlusion mask plane and the virtual object to be occluded, leading to an uncomfortable user experience with blurred occlusion masks. In this paper, we thus propose an OST-HMD system with varifocal occlusion capability: we physically slide a transmissive liquid crystal display (LCD) to optically shift the occlusion plane along the optical path so that the mask appears sharp and aligns to a virtual image at a given depth. Our solution has several benefits over existing varifocal occlusion methods: it is computationally less demanding and, more importantly, it is optically consistent, i.e., when a user loses focus on the corresponding virtual image, the mask again gets blurred consistently as the virtual image does. In the experiment, we build a proof-of-concept varifocal occlusion system implemented with a custom retinal projection display and demonstrate that the system can shift the occlusion plane to depths ranging from 25 cm to infinity.
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32.4：具有调节补偿的轻量级 3D HMD
DOI：
10.1889/1.1833916
发表时间：
1998
期刊：
SID Symposium Digest of Technical Papers
影响因子：
--
作者：
T. Sugihara;T. Miyasato
通讯作者：
T. Miyasato
技术观点：充分利用现实和虚拟世界
DOI：
10.1145/315762.315813
发表时间：
1999
期刊：
Commun. ACM
影响因子：
--
作者：
E. Tatham
通讯作者：
E. Tatham
DOI：
10.1117/12.237010
发表时间：
1996
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
C. Tsao;Jyhcheng. Chen
通讯作者：
Jyhcheng. Chen
DOI：
--
发表时间：
2015
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
Fu-Chung Huang;Kevin Chen;Gordon Wetzstein
通讯作者：
Fu-Chung Huang;Kevin Chen;Gordon Wetzstein
具有遮挡支持的紧凑型光学透明头戴式显示器
DOI：
--
发表时间：
2004
期刊：
Third IEEE and ACM International Symposium on Mixed and Augmented Reality
影响因子：
--
作者：
Ozan Cakmakci;Y. Ha;J. Rolland
通讯作者：
J. Rolland