本發(fā)明屬于多媒體應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無(wú)縫”集成的技術(shù)，該技術(shù)是將原本真實(shí)世界一定時(shí)間空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的信息(如視覺(jué)、聲音、味道、觸覺(jué)等)通過(guò)電腦技術(shù)模擬仿真后再疊加到現(xiàn)實(shí)世界被人類(lèi)感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可廣泛應(yīng)用到軍事、醫(yī)療、建筑、教育、工程、影視、娛樂(lè)等領(lǐng)域。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭戴式系統(tǒng)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在可穿戴式計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一種應(yīng)用產(chǎn)品，擁有透射式近眼顯示系統(tǒng)、獨(dú)立的操作系統(tǒng)和強(qiáng)大的圖像處理能力，用戶既能看到真實(shí)場(chǎng)景又能看到計(jì)算機(jī)生成的虛擬信息。使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭戴式系統(tǒng)時(shí)，用戶的手類(lèi)似于電腦的光標(biāo)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭戴式系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別用戶的手勢(shì)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，用戶可以通過(guò)變換手勢(shì)對(duì)系統(tǒng)顯示的界面進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)單擊、雙擊、縮放、滑動(dòng)等效果。

目前現(xiàn)有的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的視場(chǎng)角較小，例如現(xiàn)有專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN105425395A公開(kāi)的一種玻璃方案的大視場(chǎng)角增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡，該技術(shù)中提供的眼鏡能夠?qū)崿F(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示，但是其視場(chǎng)角仍然無(wú)法滿足用戶需求，此外，現(xiàn)有專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN103996322A公開(kāi)了一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的焊接操作訓(xùn)練模擬方法，該方法中提供了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡，該眼鏡為單目顯示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡，其在應(yīng)用過(guò)程中不能使用戶通過(guò)左右眼實(shí)時(shí)接收到具有立體視差的圖像，為此，無(wú)法使用戶感受到真實(shí)的立體效果，不能滿足人眼視角的實(shí)際觀看需求，為此急需開(kāi)發(fā)一種超大視場(chǎng)角的且能夠?qū)崿F(xiàn)三維立體顯示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)視場(chǎng)角較小，且現(xiàn)有的單目顯示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡不能使用戶通過(guò)左右眼實(shí)時(shí)接收到具有立體視差的圖像，為此，無(wú)法使用戶感受到真實(shí)的立體效果，不能滿足人眼視角的實(shí)際觀看需求等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，包括頭戴式設(shè)備，所述頭戴式設(shè)備包括電路系統(tǒng)、用于顯示畫(huà)面的顯示屏、兩個(gè)出瞳位置與人眼瞳孔位置重合的透鏡、分束鏡及設(shè)置在所述電路系統(tǒng)前端的空間深度感知設(shè)備，所述顯示屏位于兩個(gè)所述透鏡上方，所述分束鏡位于兩個(gè)所述透鏡下方；

所述空間深度感知設(shè)備用于實(shí)時(shí)拍攝所述頭戴式設(shè)備前方現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的空間圖片，并將所述空間圖片發(fā)送至所述電路系統(tǒng)；

所述電路系統(tǒng)將接收到的所述空間圖片進(jìn)行分析獲得所述空間圖片內(nèi)的空間信息，并根據(jù)所述空間信息計(jì)算所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中每一點(diǎn)的深度信息，同時(shí)根據(jù)所述深度信息將存儲(chǔ)在所述電路系統(tǒng)內(nèi)的三維虛擬影像疊加到所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中形成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)影像，所述空間信息為所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的三維坐標(biāo)，所述深度信息為所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中每一點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)。

進(jìn)一步的，所述顯示屏與所述透鏡光軸的夾角為0-180°，所述分束鏡與所述透鏡光軸的夾角為1-90°；所述透鏡與所述顯示屏的間距小于所述透鏡的一倍焦距；

優(yōu)選的，所述顯示屏與所述透鏡光軸的夾角為90°。

進(jìn)一步的，所述透鏡由至少兩塊透鏡片疊加組成。

進(jìn)一步的，所述電路系統(tǒng)包括存儲(chǔ)模塊及與所述存儲(chǔ)模塊相通訊的處理模塊、計(jì)算模塊、分屏顯示模塊、圖像輸出模塊，所述處理模塊與所述計(jì)算模塊相通訊，所述計(jì)算模塊和所述圖像輸出模塊均與所述分屏顯示模塊相通訊；

所述存儲(chǔ)模塊內(nèi)存儲(chǔ)有三維虛擬影像；

所述處理模塊用于接收所述空間深度感知設(shè)備發(fā)送的所述空間圖片，并對(duì)所述空間圖片進(jìn)行圖像分析獲得所述空間圖片內(nèi)的空間信息，并根據(jù)所述空間信息提取每張圖片中各像素點(diǎn)的深度值獲得深度信息，發(fā)送至所述計(jì)算模塊；

所述計(jì)算模塊根據(jù)所述深度信息計(jì)算所述三維虛擬影像在所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中位置信息，并根據(jù)所述位置信息將所述存儲(chǔ)模塊中的所述三維虛擬影像疊加在所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，所述位置信息為所述三維虛擬影像疊加在所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的位置坐標(biāo)；

所述分屏顯示模塊用于將所述計(jì)算模塊處理后的所述三維虛擬影像進(jìn)行分屏處理得到左眼圖像和右眼圖像，并將所述左眼圖像和所述右眼圖像發(fā)送至所述圖像輸出模塊，所述圖像輸出模塊將將所述左眼圖像和所述右眼圖像輸出至所示顯示屏中顯示，所述顯示屏發(fā)出的光線分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)所述透鏡后再經(jīng)過(guò)所述分束鏡的反射后進(jìn)入人眼，人眼通過(guò)此透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)觀察到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)影像。

進(jìn)一步的，所述電路系統(tǒng)還包括與所述處理模塊相通訊的語(yǔ)音識(shí)別模塊和腦電波識(shí)別模塊，所述語(yǔ)音識(shí)別模塊用于讀取語(yǔ)音信息并轉(zhuǎn)化為語(yǔ)音操控指令實(shí)現(xiàn)交互；所述腦電波識(shí)別模塊用于采集用戶腦電波信號(hào)，并對(duì)所述腦電波信號(hào)進(jìn)行識(shí)別后形成控制指令從而實(shí)現(xiàn)交互；

所述頭戴式設(shè)備還設(shè)有若干與所述電路系統(tǒng)相通訊的傳感設(shè)備，所述傳感設(shè)備為加速度計(jì)、羅盤(pán)、陀螺儀、GPS中的一種或幾種組合，所述傳感設(shè)備用于采集用戶的位姿信息并發(fā)送至所述電路系統(tǒng)，所述電路系統(tǒng)對(duì)所述位姿信息進(jìn)行識(shí)別后形成控制指令從而實(shí)現(xiàn)體感交互，所述位姿信息包括人的位置以及人體的頭部、腿、腳、軀干、手或手臂在空間中的移動(dòng)軌跡。

進(jìn)一步的，所述空間深度感知設(shè)備為第一深度傳感器、第二深度傳感器和第三深度傳感器中的一種或幾種組合，所述第一深度傳感器由紅外LED燈和紅外攝像機(jī)組成，所述第二深度傳感器由結(jié)構(gòu)光發(fā)射器、紅外攝像機(jī)和RGB攝像頭組成，所述第三深度傳感器為RGB雙目攝像頭；

所述空間深度感知設(shè)備還用于采集用戶的手勢(shì)動(dòng)作信息并發(fā)送至所述電路系統(tǒng)，所述電路系統(tǒng)對(duì)所述手勢(shì)動(dòng)作信息進(jìn)行識(shí)別后形成控制指令從而實(shí)現(xiàn)交互，所述手勢(shì)動(dòng)作信息包括手指位置、手掌中心位置、手指旋轉(zhuǎn)角度、手指運(yùn)動(dòng)角度和手指運(yùn)動(dòng)方向。

進(jìn)一步的，所述頭戴式設(shè)備還包括用于調(diào)節(jié)兩個(gè)所述透鏡之間水平距離的瞳距調(diào)節(jié)件和用于調(diào)節(jié)所述透鏡與所述顯示屏之間距離的間距調(diào)節(jié)件。

進(jìn)一步的，所述瞳距調(diào)節(jié)件包括與兩個(gè)所述透鏡一端滑動(dòng)連接的橫桿，所述橫桿上橫向設(shè)有第一滑孔，所述第一滑孔內(nèi)設(shè)有兩個(gè)可沿所述第一滑孔開(kāi)設(shè)方向滑動(dòng)的第一滑塊，兩個(gè)所述透鏡的端部分別與兩塊所述第一滑塊連接；

所述間距調(diào)節(jié)件包括兩根與所述橫桿的左、右兩端滑動(dòng)連接的縱桿，兩根所述縱桿上均縱向設(shè)有第二滑孔，所述第二滑孔內(nèi)設(shè)有可沿所述第二滑孔開(kāi)設(shè)方向滑動(dòng)的第二滑塊，所述橫桿的左、右兩端分別與兩塊所述第二滑塊連接。

優(yōu)選的，所述顯示屏的數(shù)量為一個(gè)或兩個(gè)，所述分束鏡的數(shù)量為一個(gè)或兩個(gè)，所述分束鏡的反射率為1-100％，所述分束鏡的透射率為0-99％；所述透鏡為球面透鏡、非球面透鏡、菲涅爾透鏡、自由曲面透鏡或消色差雙膠合透鏡中的一種或幾種的疊加。

優(yōu)選的，所述頭戴式設(shè)備還包括鏡框，所述電路系統(tǒng)、所述顯示屏、兩個(gè)所述透鏡和所述分束鏡均設(shè)置在所述鏡框上，所述鏡框一側(cè)設(shè)有與所述電路系統(tǒng)連接的麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器。

本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明提供的超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將虛擬信息與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景疊加起來(lái)，且通過(guò)顯示屏、透鏡及分束鏡的特殊組合以及透鏡的優(yōu)化設(shè)計(jì)形成超大視場(chǎng)角，此外，通過(guò)左、右視角的分屏實(shí)現(xiàn)雙目立體顯示，能夠滿足人眼視角的實(shí)際觀看需求，增強(qiáng)用戶的感官體驗(yàn)，并增加與用戶的互動(dòng)性，使用戶參與到展示中來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)很好的展示效果。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1所述的一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中頭戴式設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例2所述的一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中頭戴式設(shè)備的側(cè)視圖；

圖3為實(shí)施例3所述的一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的頭戴式設(shè)備中電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為實(shí)施例4所述的一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的頭戴式設(shè)備中電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5為實(shí)施例6所述的一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中頭戴式設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5中A的放大圖；

圖7為實(shí)施例8所述的一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中頭戴式設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖8為實(shí)施例8所述的一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中頭戴式設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖9為實(shí)施例8所述的一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中頭戴式設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖三；

圖10為實(shí)施例8所述的一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中頭戴式設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖四；

圖11為實(shí)施例8所述的一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中頭戴式設(shè)備的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、電路系統(tǒng)；101、存儲(chǔ)模塊；102、處理模塊；103、計(jì)算模塊；104、分屏顯示模塊；105、圖像輸出模塊；106、語(yǔ)音識(shí)別模塊；107、腦電波識(shí)別模塊；2、顯示屏；3、透鏡；4、分束鏡；5、空間深度感知設(shè)備；6、傳感設(shè)備；7、橫桿；8、第一滑孔；9、第一滑塊；10、縱桿；11、第二滑孔；12、第二滑塊；13、鏡框；14、麥克風(fēng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例1提供了一種超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，包括頭戴式設(shè)備，頭戴式設(shè)備可以設(shè)計(jì)為頭盔或眼鏡，所述頭戴式設(shè)備包括電路系統(tǒng)1、用于顯示畫(huà)面的顯示屏2、兩個(gè)出瞳位置與人眼瞳孔位置重合的透鏡3、分束鏡4及設(shè)置在所述電路系統(tǒng)1前端的空間深度感知設(shè)備5，所述顯示屏2位于兩個(gè)所述透鏡3上方，所述分束鏡4位于兩個(gè)所述透鏡3下方，并與透鏡3成一定的角度；所述電路系統(tǒng)1位于所述顯示屏2上方，當(dāng)然，所述電路系統(tǒng)1也可以設(shè)計(jì)到其他任何不遮擋光路的位置，只要可以實(shí)現(xiàn)處理和數(shù)據(jù)傳輸即可。需要說(shuō)明的是，顯示屏2可以為一個(gè)或兩個(gè)組合；每個(gè)透鏡3可以為一塊透鏡3鏡片，也可以為多塊透鏡3鏡片疊加組成；分束鏡4可以為一個(gè)或兩個(gè)組合。

所述空間深度感知設(shè)備5用于實(shí)時(shí)拍攝所述頭戴式設(shè)備前方現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的空間圖片，并將所述空間圖片發(fā)送至所述電路系統(tǒng)1，空間圖片內(nèi)包含周?chē)h(huán)境的空間信息；優(yōu)選的，空間深度感知設(shè)備5位于系統(tǒng)的最前端，當(dāng)然空間深度感知設(shè)備5也可以位于系統(tǒng)的其他位置，但是要保證在系統(tǒng)使用時(shí)，它是始終朝著頭戴式設(shè)備前方的，從而用于實(shí)時(shí)拍攝頭戴式設(shè)備前方的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。

所述電路系統(tǒng)1將接收到的所述空間圖片進(jìn)行分析獲得所述空間圖片內(nèi)的空間信息，并根據(jù)所述空間信息計(jì)算所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中每一點(diǎn)的深度信息，同時(shí)根據(jù)所述深度信息將存儲(chǔ)在所述電路系統(tǒng)1內(nèi)的三維虛擬影像疊加到所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中形成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)影像，所述空間信息為所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的三維坐標(biāo)，所述深度信息為所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中每一點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)。

電路系統(tǒng)1可以帶有獨(dú)立處理器，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)，可以獨(dú)立完成信號(hào)的處理和顯示，電路系統(tǒng)1也可以是一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，將電腦、手機(jī)、平板電腦等的畫(huà)面轉(zhuǎn)換到本系統(tǒng)的顯示屏2上。

具體使用時(shí)，所述空間深度感知設(shè)備5用于實(shí)時(shí)拍攝獲取頭戴式設(shè)備前方的空間信息，電路系統(tǒng)1接收此信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算處理，可以獲得空間中每一點(diǎn)的深度信息，根據(jù)此深度信息，將三維的虛擬信息精確地疊加到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示。

需要說(shuō)明的是，所述顯示屏2、兩個(gè)透鏡3和分束鏡4分別沿左、右透鏡3光軸的方向順次分布，顯示屏2左、右兩部分發(fā)出的光線分別經(jīng)過(guò)左、右透鏡3的傳播，再經(jīng)過(guò)分束鏡4的反射進(jìn)入人眼，在人眼前方呈放大的虛像。人眼的觀察位置位于分束鏡4的后方。由于左、右眼看到的虛擬信息具有立體視差，為此，人眼感受到的是三維立體的虛擬信息。

本發(fā)明提供的系統(tǒng)中頭戴式設(shè)備的結(jié)構(gòu)組合能夠?qū)崿F(xiàn)超大視場(chǎng)角，電路系統(tǒng)1能夠根據(jù)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的深度信息將三維的虛擬信息精確地疊加到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低。

本系統(tǒng)的成像位置位于人眼的明視距離25cm以外，使用者可以舒適地觀看本系統(tǒng)所顯示的內(nèi)容，不會(huì)對(duì)用戶眼睛造成傷害。

實(shí)施例2

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例2在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上限定了所述顯示屏2與所述透鏡3的光軸成一定的角度，優(yōu)選的，所述顯示屏2與所述透鏡3光軸的夾角α為0-180°，所述分束鏡4與所述透鏡3的光軸成一定角度，優(yōu)選的，所述分束鏡4與所述透鏡3光軸的夾角β為1-90°；所述透鏡3與所述顯示屏2的間距小于所述透鏡3的一倍焦距。

優(yōu)選的，所述顯示屏2與所述透鏡3光軸的夾角為90°。

人眼的觀察位置位于分束鏡4后方，顯示屏2所顯示的具有立體視差的左、右眼圖像依次通過(guò)左、右側(cè)的兩個(gè)透鏡3折射，然后再經(jīng)過(guò)分束鏡4反射到人眼中，在人眼前方成放大的虛像，由于左、右眼看到的虛像具有立體視差，所以形成立體視覺(jué)，人眼既可以看到外界真實(shí)的物體，也可以看到本系統(tǒng)顯示的立體虛擬物體。

進(jìn)一步需要說(shuō)明的是，所述透鏡3由至少兩塊透鏡片疊加組成。本技術(shù)方案中，通過(guò)透鏡3的特殊設(shè)計(jì)，如利用非球面與球面設(shè)計(jì)相結(jié)合，或設(shè)計(jì)一個(gè)自由曲面的透鏡3，能夠?qū)崿F(xiàn)的最大水平視場(chǎng)角可以達(dá)到100°以上，為此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了三維立體成像，且具有最大視場(chǎng)角。

優(yōu)選的，透鏡3為雙凸單透鏡，一面為非球面，而不是雙非球面，這樣的設(shè)計(jì)可以降低加工成本，精確的優(yōu)化設(shè)計(jì)面型能夠保證觀察透鏡3具有很出色的成像質(zhì)量。

實(shí)施例3

本發(fā)明實(shí)施例3在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定了電路系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

如圖3所示，需要說(shuō)明的是，所述電路系統(tǒng)1包括存儲(chǔ)模塊101及與所述存儲(chǔ)模塊101相通訊的處理模塊102、計(jì)算模塊103、分屏顯示模塊104、圖像輸出模塊105，所述處理模塊102與所述計(jì)算模塊103相通訊，所述計(jì)算模塊103和所述圖像輸出模塊105均與所述分屏顯示模塊104相通訊；

所述存儲(chǔ)模塊101內(nèi)存儲(chǔ)有三維虛擬影像；

所述處理模塊102用于接收所述空間深度感知設(shè)備5發(fā)送的所述空間圖片，并對(duì)所述空間圖片進(jìn)行圖像分析獲得所述空間圖片內(nèi)的空間信息，并根據(jù)所述空間信息提取每張圖片中各像素點(diǎn)的深度值獲得深度信息，發(fā)送至所述計(jì)算模塊103；

所述計(jì)算模塊103根據(jù)所述深度信息計(jì)算所述三維虛擬影像在所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中位置信息，并根據(jù)所述位置信息將所述存儲(chǔ)模塊101中的所述三維虛擬影像放置在所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，所述位置信息為所述三維虛擬影像放置在所述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的位置坐標(biāo)；

所述分屏顯示模塊104用于將所述計(jì)算模塊103處理后的所述三維虛擬影像進(jìn)行分屏處理得到左眼圖像和右眼圖像，并將所述左眼圖像和所述右眼圖像發(fā)送至所述圖像輸出模塊105，所述圖像輸出模塊105將將所述左眼圖像和所述右眼圖像輸出至所示顯示屏2中顯示，所述顯示屏2發(fā)出的光線分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)所述透鏡3后再經(jīng)過(guò)所述分束鏡4的反射后進(jìn)入人眼，人眼通過(guò)此透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)觀察到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)影像。

分屏顯示模塊104主要用于對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)影像進(jìn)行分屏處理，若顯示屏2有兩個(gè)，則左側(cè)顯示屏2顯示左眼圖像，右側(cè)顯示屏2顯示右眼圖像，若顯示屏2有一個(gè)，則顯示屏2左側(cè)顯示左眼圖像，顯示屏2右側(cè)顯示右眼圖像；使用一個(gè)分束鏡4時(shí)，分束鏡4左側(cè)區(qū)域反射左眼圖像，分束鏡4右側(cè)區(qū)域反射右眼圖像，使用兩個(gè)分束鏡4時(shí)，左分束鏡4反射左眼圖像，右分束鏡4反射右眼圖像，由于顯示屏上顯示的左、右眼圖像具有立體視差，因此左、右眼配合實(shí)現(xiàn)了立體視覺(jué)。

實(shí)施例4

如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例4在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定了所述電路系統(tǒng)1還包括與所述處理模塊102相通訊的語(yǔ)音識(shí)別模塊106和腦電波識(shí)別模塊107，所述語(yǔ)音識(shí)別模塊106用于讀取語(yǔ)音信息并轉(zhuǎn)化為語(yǔ)音操控指令實(shí)現(xiàn)交互，使用時(shí)，用戶通過(guò)發(fā)送語(yǔ)音指令，使用戶可以用語(yǔ)音來(lái)完成與系統(tǒng)的交互；所述腦電波識(shí)別模塊107用于采集用戶腦電波信號(hào)，并對(duì)所述腦電波信號(hào)進(jìn)行識(shí)別后形成控制指令從而實(shí)現(xiàn)交互，腦電波識(shí)別模塊107通過(guò)采集用戶腦電波并進(jìn)行識(shí)別，形成控制指令，從而能夠?qū)崿F(xiàn)與系統(tǒng)的交互。

進(jìn)一步的，需要強(qiáng)調(diào)的是，所述頭戴式設(shè)備還設(shè)有若干與所述電路系統(tǒng)1相通訊的傳感設(shè)備6，所述傳感設(shè)備6為加速度計(jì)、羅盤(pán)、陀螺儀、GPS中的一種或幾種組合，所述傳感設(shè)備6用于采集用戶的位姿信息并發(fā)送至所述電路系統(tǒng)1，所述電路系統(tǒng)1對(duì)所述位姿信息進(jìn)行識(shí)別后形成控制指令從而實(shí)現(xiàn)體感交互，所述位姿信息包括人的位置以及人體的頭部、腿、腳、軀干、手或手臂在空間中的移動(dòng)軌跡。

所述移動(dòng)軌跡包括人體的頭部、腿、腳、軀干、手或手臂在空間中的位移變化和角度變化，所述位移變化包括以下至少一種：前后位移、上下位移或左右位移；所述角度變化包括以下至少一種：左右水平旋轉(zhuǎn)、上下旋轉(zhuǎn)或側(cè)向旋轉(zhuǎn)。

通過(guò)加速度計(jì)、羅盤(pán)、陀螺儀、GPS等傳感設(shè)備6能夠有效采集用戶的動(dòng)作信息傳輸給電路系統(tǒng)1處理，判斷出使用者的動(dòng)作位姿信息，從而使使用者可以通過(guò)本系統(tǒng)中的傳感設(shè)備6完成與本系統(tǒng)的交互。

實(shí)施例5

本實(shí)施例5在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定了所述空間深度感知設(shè)備5為第一深度傳感器、第二深度傳感器和第三深度傳感器中的一種或幾種組合，所述第一深度傳感器由紅外LED燈和紅外攝像機(jī)組成，所述第二深度傳感器由結(jié)構(gòu)光發(fā)射器、紅外攝像機(jī)和RGB攝像頭組成，所述第三深度傳感器為RGB雙目攝像頭。

本發(fā)明中的空間深度感知設(shè)備5可以是基于紅外LED燈和紅外攝像機(jī)原理的深度感知系統(tǒng)，也可以是基于結(jié)構(gòu)光發(fā)射器、紅外攝像機(jī)和RGB攝像頭的深度感知系統(tǒng)，還可以是基于RGB雙目攝像頭的深度感知系統(tǒng)，也可以是基于飛行時(shí)間的深度感知系統(tǒng)，當(dāng)然為了提高拍攝精度也可以將上述幾種感知系統(tǒng)進(jìn)行組合形成空間深度感知設(shè)備5。

所述空間深度感知設(shè)備5還用于采集用戶的手勢(shì)動(dòng)作信息并發(fā)送至所述電路系統(tǒng)1，所述電路系統(tǒng)1對(duì)所述手勢(shì)動(dòng)作信息進(jìn)行識(shí)別后形成控制指令從而實(shí)現(xiàn)交互，所述手勢(shì)動(dòng)作信息包括手指位置、手掌中心位置、手指旋轉(zhuǎn)角度、手指運(yùn)動(dòng)角度和手指運(yùn)動(dòng)方向。手勢(shì)動(dòng)作信息的采集，能夠使用戶的手類(lèi)似于電腦的光標(biāo)，頭戴式設(shè)備通過(guò)識(shí)別用戶的手勢(shì)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，用戶可以通過(guò)變換手勢(shì)對(duì)設(shè)備顯示的界面進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)單擊、雙擊、縮放、滑動(dòng)等效果，有效實(shí)現(xiàn)了使用者與本系統(tǒng)的自然交互。

實(shí)施例6

如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例6提供的系統(tǒng)中，為了適應(yīng)不同瞳距的用戶使用，本技術(shù)方案中限定了所述頭戴式設(shè)備還包括用于調(diào)節(jié)兩個(gè)所述透鏡3之間水平距離的瞳距調(diào)節(jié)件，為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)成像的遠(yuǎn)近和大小，本技術(shù)方案中限定了頭戴式設(shè)備還包括用于調(diào)節(jié)所述透鏡3與所述顯示屏2之間距離的間距調(diào)節(jié)件。

如圖5所示，為了能夠使頭戴式設(shè)備適應(yīng)不同用戶的出瞳距離，需要說(shuō)明的是，所述瞳距調(diào)節(jié)件包括與兩個(gè)所述透鏡3一端滑動(dòng)連接的橫桿7，所述橫桿7上橫向設(shè)有第一滑孔8，所述第一滑孔8內(nèi)設(shè)有兩個(gè)可沿所述第一滑孔8開(kāi)設(shè)方向滑動(dòng)的第一滑塊9，兩個(gè)所述透鏡3的端部分別與兩塊所述第一滑塊9連接。橫桿7首先用于對(duì)兩個(gè)透鏡3進(jìn)行支撐，同時(shí)橫桿7上開(kāi)設(shè)的第一滑孔8內(nèi)設(shè)有第一滑塊9，第一滑塊9在第一滑孔8內(nèi)滑動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)撥動(dòng)兩塊透鏡3，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)瞳距，當(dāng)然除了通過(guò)滑動(dòng)撥動(dòng)透鏡3以外，還可以通過(guò)其他方式推動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)透鏡3之間的距離，本發(fā)明中在此不一一限定，只要可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)兩個(gè)透鏡3之間的距離即可。

如圖6所示，為了能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)透鏡3與顯示屏2之間的距離，本技術(shù)方案中限定了，所述間距調(diào)節(jié)件包括兩根與所述橫桿7的左、右兩端滑動(dòng)連接的縱桿10，兩根所述縱桿10上均縱向設(shè)有第二滑孔11，所述第二滑孔11內(nèi)設(shè)有可沿所述第二滑孔11開(kāi)設(shè)方向滑動(dòng)的第二滑塊12，所述橫桿7的左、右兩端分別與兩塊所述第二滑塊12連接。顯示屏2兩端通過(guò)縱桿10連接橫桿7，橫桿7通過(guò)第二滑塊12可以在第二滑孔11中縱向滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了透鏡3與顯示屏2之間距離的調(diào)節(jié)，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，當(dāng)然為了實(shí)現(xiàn)透鏡3與顯示屏2之間距離的調(diào)節(jié)還可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)，在此不一一限定，只要可以實(shí)現(xiàn)透鏡3與顯示屏2之間距離調(diào)節(jié)，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

該頭戴式設(shè)備的成像位置位于人眼的明視距離25cm以外，使用者可以舒適地進(jìn)行觀看，不會(huì)對(duì)用戶眼睛造成傷害。

實(shí)施例7

本發(fā)明實(shí)施例7提供的超大視場(chǎng)角的雙目立體顯示的透射式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，顯示屏2發(fā)出的光線通過(guò)透鏡3后再經(jīng)過(guò)分束鏡4反射到人眼中，透鏡3的出瞳位置與人眼瞳孔位置重合，因?yàn)槿搜劬嚯x分束鏡4和透鏡3有一定的距離，因此出瞳距離應(yīng)該設(shè)計(jì)的大一些，出瞳距離最優(yōu)設(shè)計(jì)為10mm以上，最好的是在30-60mm之間，為了使人眼轉(zhuǎn)動(dòng)或稍微移動(dòng)時(shí)也可以看到顯示屏2中的圖像，出瞳直徑最優(yōu)設(shè)計(jì)為大于6mm。

實(shí)施例8

優(yōu)選的，所述顯示屏2的數(shù)量為一個(gè)或兩個(gè)。

所述分束鏡4的數(shù)量為一個(gè)或兩個(gè)，且所述分束鏡4的反射率為1-100％，所述分束鏡4的透射率為0-99％。

本技術(shù)方案中優(yōu)選的選擇所述透鏡3為球面透鏡、非球面透鏡、菲涅爾透鏡、自由曲面透鏡或消色差雙膠合透鏡中的一種或幾種的疊加。

如圖7所示，該頭戴式設(shè)備中包含有一個(gè)顯示屏2、兩個(gè)透鏡3和兩個(gè)分束鏡4；如圖8所示，該頭戴式設(shè)備中包含有兩個(gè)顯示屏2、兩個(gè)透鏡3和兩個(gè)分束鏡4，如圖9所示，該頭戴式設(shè)備中包含有一個(gè)顯示屏2、兩個(gè)透鏡3和一個(gè)分束鏡4，如圖10所示，該頭戴式設(shè)備中包含有兩個(gè)顯示屏2、兩個(gè)透鏡3和一個(gè)分束鏡4。

如圖11所示，優(yōu)選的，所述頭戴式設(shè)備還包括鏡框13，所述電路系統(tǒng)1、所述顯示屏2、兩個(gè)所述透鏡3和所述分束鏡4均設(shè)置在所述鏡框13上，所述鏡框13一側(cè)設(shè)有與所述電路系統(tǒng)1連接的麥克風(fēng)14和揚(yáng)聲器。

本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請(qǐng)相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。