头戴显示器图像畸变检测：基于光学传递函数的方法

"这篇论文是关于头戴显示器图像畸变检测的研究，主要关注光学传递函数在其中的应用。通过采用单位矩阵的傅里叶变换图像作为标准测试图形，研究团队分析了头戴显示器光学传递函数与图像球面化畸变之间的关系，并通过实验测量了5款头戴显示器的图像畸变情况，发现负球面化枕形畸变范围在-22%到-65%之间。研究结果表明，球面化图像畸变量CVR与传统方格成像实验的畸变量D存在线性关系，且CVR的测量方法更为简便，能有效反映头戴显示器的整体图像畸变程度，对提升头戴显示器的图像显示质量有重要参考价值。" 本文探讨了头戴显示器（Head-Mounted Display，HMD）在光学设计上的一个关键问题——图像畸变。由于HMD的光学系统通常具有短焦距和大视场，这导致图像畸变成为普遍现象，影响用户体验。为解决这一问题，研究者提出了一种新的图像畸变测量方法。该方法的核心是利用单位矩阵的傅里叶变换图像作为标准测试图形，这是因为傅里叶变换在光学领域中常被用于分析系统的频域特性，包括光学传递函数（Optical Transfer Function, OTF）。 光学传递函数是描述光学系统成像质量的重要参数，它反映了系统对不同频率光波的传递能力。在本研究中，通过傅里叶变换分析OTF，研究者能够深入理解头戴显示器产生的球面化畸变，这是一种常见的图像失真类型。实验结果显示，5款头戴显示器的负球面化枕形畸变程度在-22%到-65%之间，这个范围说明了畸变的严重程度。 此外，研究还发现球面化图像畸变量CVR（Curvature of Vertical Resolution）与传统的方格成像实验中计算的畸变量D之间存在一定的线性关系。CVR的测量方式相对简单，但能有效地评估头戴显示器的整体图像畸变程度。这种方法的优势在于，它提供了一个快速而直观的指标来衡量HMD的成像质量，对于设计和优化HMD的光学系统以及提升显示效果具有实际指导意义。 该研究不仅提出了一种新型的图像畸变测量技术，还验证了其在头戴显示器中的适用性。通过优化这些参数，可以显著改善HMD的显示效果，从而提高用户在虚拟现实或增强现实环境中的沉浸感和舒适度。这对于推动头戴显示器技术的发展，特别是在游戏、教育、医疗等领域的应用，具有重要的理论和实践价值。