基于徒手对齐的旋转约束光学透射式头显标定

在追求光学透射式（OST）头戴显示器（HMDs）的精确标定中，用户感知现实的不可达性仍是一个未解决的问题。通常需要手动用户对齐来收集一组虚拟到真实的对应点，以便更新默认或离线的显示器标定以考虑用户的眼睛位置。当前基于对齐的标定流程通常需要在渲染图像点与目标标定工具的关联物理标志点之间进行逐点对齐。由于每次对齐只能提供一或几个对应点，需要重复对齐以保证标定质量。本工作提出一种精确且无工具的在线 OST 标定方法，用于更新离线标定的眼-显示模型。用户的徒手由锚定在 OST 头显上的商用 RGBD 相机进行无标记跟踪，以生成用于对应点收集的用户特定光标。所需对齐为对象级，可在跟踪空间中提供数千个无序对应点。收集的对应点通过提出的旋转约束迭代最近点（rcICP）方法配准，以优化视点相关标定参数。我们在 Microsoft HoloLens 1 上实现了该方法。所提流程对噪声数据的鲁棒性通过模拟测试和使用眼替代相机的真实实验进行评估。根据模拟测试，rcICP 配准对可能的用户引起的旋转失准具有鲁棒性。通过单次对齐，我们的方法在手臂可及距离上通过基于相机的测试达到 8.81 角分（1.37 mm）位置误差和 1.76 度旋转误差，并通过用户测试达到 10.79 角分（7.71 像素）重投影误差。