1.本发明涉及头戴显示器技术领域，特别是一种头戴显示器变焦显示方法及系统。
背景技术：
2.头戴显示器(head mounted display，hmd)又称为头盔显示器(helmet mounted display，hmd)，是一种至少包含一个微型图像源及相应光学系统的近眼显示装置。hmd特殊的人机交互特性使其可结合虚拟现实(virtual reality，vr)和增强现实(augmented reality，ar)技术广泛应用于科研、教育、医疗、社交、工业、军事等多个领域。
3.现有技术中头戴显示器长时间佩戴，并且内容焦距固定，容易产生眼镜疲劳，导致近视；手动调节焦距，会影响显示内容大小。
技术实现要素：
4.为克服上述问题，本发明的目的是提供一种能够缓解眼睛疲劳且能够自动调节焦距的头戴显示器变焦显示方法。
5.本发明采用以下方案实现：一种头戴显示器变焦显示方法，所述方法包括以下步骤：
6.步骤s1、用户终端与头戴显示器蓝牙连接设置，所述头戴显示器内设置有步进电机；
7.步骤s2、连接后，用户终端按照预定时间通过蓝牙调整头戴显示器的凹面镜角度，从而实现焦距变化；
8.步骤s3、用户终端根据预设步进电机的旋转步骤，头戴显示器的画面畸变系数矩阵对原始画面像素进行变换，调节画面大小，保持画面比例，从而实现头戴显示器的焦距调节。
9.进一步的，所述步骤s2进一步具体为：用户终端通过计时器发出蓝牙指令，步进电机接收到蓝牙指令；步进电机按照用户终端设定的步数进行旋转。
10.进一步的，所述步骤s3进一步具体包括以下步骤：步骤s31、用户终端预设生成画面畸变系数矩阵，通过用户终端的摄像头放置模拟人眼位置接收用户终端反射的像素点；步骤s32、穷举步进电机旋转角度，记录每个角度对应的矩阵a,b；步骤s33、在头戴显示器播放时，用户终端获取当前步进电机旋转角度，得到变换矩阵a、b。
11.进一步的，所述步骤s31进一步具体为：当佩戴头戴显示器的人员佩戴方框眼镜时，可以通过记录镜框四边的像素点。
12.进一步的，当用户终端的前置摄像头为红外夜视摄像头时，红外夜视摄像头实时采集眼球当前图像；将采集的图像提取出虹膜与瞳孔的区域，判断获取图像是否过暗，是，则主动发射红外光辅助采集，否，则不发射红外光辅助采集；对虹膜区域进行拉伸缩放等转换，转换为直径为12mm的标准圆形。
13.本发明还提供了一种头戴显示器变焦显示系统，包括连接模块、调整模块和变换
模块，所述连接模块，即用户终端与头戴显示器蓝牙连接设置，所述头戴显示器内设置有步进电机；所述调整模块，即连接后，用户终端按照预定时间通过蓝牙调整头戴显示器的凹面镜角度，从而实现焦距变化；所述变换模块，即用户终端根据预设步进电机的旋转步骤，头戴显示器的画面畸变系数矩阵对原始画面像素进行变换，调节画面大小，保持画面比例，从而实现头戴显示器的焦距调节。
14.进一步的，所述调整模块进一步具体为：用户终端通过计时器发出蓝牙指令，步进电机接收到蓝牙指令；步进电机按照用户终端设定的步数进行旋转。
15.进一步的，所述变换模块进一步具体包括：预设单元、记录单元和获取单元，所述预设单元，即用户终端预设生成画面畸变系数矩阵，通过用户终端的摄像头放置模拟人眼位置接收用户终端反射的像素点；所述记录单元，即穷举步进电机旋转角度，记录每个角度对应的矩阵a,b；所述获取单元，即在头戴显示器播放时，用户终端获取当前步进电机旋转角度，得到变换矩阵a、b。
16.进一步的，所述预设单元进一步具体为：当佩戴头戴显示器的人员佩戴方框眼镜时，可以通过记录镜框四边的像素点。
17.进一步的，当用户终端的前置摄像头为红外夜视摄像头时，红外夜视摄像头实时采集眼球当前图像；将采集的图像提取出虹膜与瞳孔的区域，判断获取图像是否过暗，是，则主动发射红外光辅助采集，否，则不发射红外光辅助采集；对虹膜区域进行拉伸缩放等转换，转换为直径为12mm的标准圆形。
18.本发明的有益效果在于：本发明能够缓解眼睛疲劳，能够自动调节焦距，避免眼镜长时间固定一个焦距；自动调节焦距时候能够保持画面大小比例，在调节的焦距时不会让画面变小导致看不清；只需要一个电机，重量轻，结构简单；通过镜框识别，提高了防止畸变的精确性，能够允许佩戴者佩戴位置不固定；能够减少过高亮度对眼镜的伤害。
附图说明
19.图1是本发明的方法流程示意图。
20.图2是本发明的系统原理框图。
21.图3为变换矩阵的变换示意图。
22.图4为本发明的使用状态示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明做进一步说明。
24.请参阅图1所示，本发明的一种头戴显示器变焦显示方法，所述方法包括以下步骤：
25.步骤s1、用户终端与头戴显示器蓝牙连接设置，所述头戴显示器内设置有步进电机；
26.步骤s2、连接后，用户终端按照预定时间通过蓝牙调整头戴显示器的凹面镜角度，从而实现焦距变化；
27.步骤s3、用户终端根据预设步进电机的旋转步骤，头戴显示器的画面畸变系数矩阵对原始画面像素进行变换，调节画面大小，保持画面比例，从而实现头戴显示器的焦距调
节。
28.下面通过具体实施例对本发明作进一步说明：
29.步骤如下：
30.请参阅图4所示，1.手机按照预定时间通过蓝牙控制步进电机自动调节焦距，预定时间范围5～20分钟之间。
31.1.1手机通过计时器定时发出蓝牙指令
32.1.2步进电机接收指令
33.1.3步进电机按照预设的步数旋转。
34.2.手机根据预设步进电机旋转步数，自动调节画面大小，保持画面比例；步数要根据d凹面镜的可视范围确认，凹面镜上图中向左角度过大，可视内容就无法完全展示，向右也一样。还有本身要看的画面内容大小也有关系，如果画面比较小，左右移动的夹角就可以更大一些。
35.请参阅图3所示，所以要根据实际设备预设一个b和d的夹角范围值x，然后，计算出步进电机移动x的总步数。
36.2.1同时，按照预设的画面畸变系数矩阵对原始画面像素进行变换。
37.2.1.1.生成预设系数矩阵，通过摄像头放置模拟人眼位置接收手机反射的像素点。摄像头(手机前置摄像头)，拍摄人员位置方框眼镜，通过记录镜框四边像素点。
38.2.1.2.通过手机屏幕中，渲染黑色背景，白色矩形边框。
39.请参阅图3所示，2.1.3.摄像头对接收到通过a平面镜，b凹面镜反射之后的边框，计算其x1,y1到x3,y3的边与x3,y3到x4,y4边的夹角。计算出x3,y3位置(其中x3＝x1,因为在同一横坐标，x4＝x2)。然后，对每一行像素点以中点为中心等比例缩放到为x2-x1的长度。记录每一个像素点变换到最终像素点的系数(wx+bx,wy+by)，所有像素点的系数组成矩阵a，b(之后只要矩阵a,b就可以反求出手机画面输出什么比例，摄像头能够接收到矩形无畸变的画面)。为了使得e在反射镜子中显示的样子由梯形变为方形。需要针对每个像素点的位置做调整。
40.实际显示器的图像则是从g变为s。
41.例如在角度为90度是，e变为f,点(x1,y1)，(x2,y2)坐标可以不变，x1＝x1,y1＝y1，x2,y2也一样。(x3,y3)需要向右移动即x3＝ax3+b,y3＝cy3+d。所有的像素都经过一个系数计算得到最终的像素位置。
42.然后，步进电机每转动一步，形状的变化都不同，都需要有一组系数，计算得到对应正方形的像素点。
43.2.1.2.自动穷举步进电机旋转角度，记录每个角度对应的矩阵a,b。并记录镜框像素点。
44.2.2在播放时，手机获取当前步进电机旋转角度，得到变换矩阵a,b。计算出手机应该播放的像素点。摄像头拍摄镜框像素，通过镜框像素匹配对应的变换矩阵(如果直接不通过反射镜面观看，手机实际图像是g到s变换的效果。
45.3.通过红红外夜视摄像头获取眼球信息
46.3.1红外夜视摄像头实时采集眼球当前图像
47.3.2将采集的图像提取出虹膜与瞳孔的区域，如果获取到图像过暗，则主动发射红
外光辅助采集
48.3.3对虹膜区域进行拉伸缩放等转换，转换为直径为12mm的标准圆形(根据统计人的虹膜在11.4mm到12mm之间)
49.4.计算瞳孔大小
50.4.1识别转换后的虹膜图像，识别瞳孔区域
51.4.2根据虹膜直径为12mm计算当前瞳孔直径
52.5.根据瞳孔大小乘以对应系数得到屏幕亮度
53.5.1瞳孔大小根据虹膜直径的比例计算屏幕亮度值，默认1.2mm则亮度为100％，如果执行为9.6mm则为0％。设亮度为l，瞳孔直径为d(1.2mm到9.6mm为一般人的瞳孔范围)。
54.总之，本发明用户终端按照预定时间通过蓝牙控制步进电机自动调节焦距(因为凹面镜角度调整，使得焦距变化，画面大小变化)，缓解眼镜疲劳，能够自动调节焦距，避免眼镜长时间固定一个焦距。
55.本发明还提供了一种头戴显示器变焦显示系统，包括连接模块、调整模块和变换模块，所述连接模块，即用户终端与头戴显示器蓝牙连接设置，所述头戴显示器内设置有步进电机；所述调整模块，即连接后，用户终端按照预定时间通过蓝牙调整头戴显示器的凹面镜角度，从而实现焦距变化；所述变换模块，即用户终端根据预设步进电机的旋转步骤，头戴显示器的画面畸变系数矩阵对原始画面像素进行变换，调节画面大小，保持画面比例，从而实现头戴显示器的焦距调节。
56.所述调整模块进一步具体为：用户终端通过计时器发出蓝牙指令，步进电机接收到蓝牙指令；步进电机按照用户终端设定的步数进行旋转。
57.所述变换模块进一步具体包括：预设单元、记录单元和获取单元，所述预设单元，即用户终端预设生成画面畸变系数矩阵，通过用户终端的摄像头放置模拟人眼位置接收用户终端反射的像素点；所述记录单元，即穷举步进电机旋转角度，记录每个角度对应的矩阵a,b；所述获取单元，即在头戴显示器播放时，用户终端获取当前步进电机旋转角度，得到变换矩阵a、b。
58.所述预设单元进一步具体为：当佩戴头戴显示器的人员佩戴方框眼镜时，可以通过记录镜框四边的像素点。
59.当用户终端的前置摄像头为红外夜视摄像头时，红外夜视摄像头实时采集眼球当前图像；将采集的图像提取出虹膜与瞳孔的区域，判断获取图像是否过暗，是，则主动发射红外光辅助采集，否，则不发射红外光辅助采集；对虹膜区域进行拉伸缩放等转换，转换为直径为12mm的标准圆形。
60.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。