一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多媒體應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)AR)，是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。這種技術(shù)由1990年提出。隨著隨身電子產(chǎn)品運(yùn)算能力的提升，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的用途將會(huì)越來(lái)越廣。
[0003]AR系統(tǒng)具有三個(gè)突出的特點(diǎn):①真實(shí)世界和虛擬世界的信息集成；②具有實(shí)時(shí)交互性是在三維尺度空間中增添定位虛擬物體。AR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。
[0004]而現(xiàn)有技術(shù)中的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，視角很小，一般只有幾十度。而人的雙眼的重合視角可以達(dá)到124度，雙眼視角則可達(dá)到188度，因此現(xiàn)有技術(shù)中的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的視角遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足人眼視角的實(shí)際需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)視角小的問(wèn)題，從而提出一種具有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能且視角大的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，包括顯示屏、成像鏡組、半透半反鏡、第一紅外攝像頭、第二紅外攝像頭和處理器；
[0008]所述顯示屏、成像鏡組和半透半反鏡沿光軸順次排布，所述半透半反鏡與光軸呈一定角度，人眼觀察位置位于所述半透半反鏡前方，所述顯示屏發(fā)出的光束經(jīng)所述成像鏡組透射、所述半透半反鏡反射后進(jìn)入人眼，以使在人眼正前方觀察到所述成像鏡組所成的虛像；
[0009]所述第一紅外攝像頭的視場(chǎng)與人眼能觀察到的視場(chǎng)相似，用于檢測(cè)第一紅外攝像頭的視場(chǎng)范圍內(nèi)的環(huán)境信息并將其傳輸給所述處理器；
[0010]所述第二紅外攝像頭用于捕捉人眼視線(xiàn)交點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)并將其傳輸給所述處理器。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述成像鏡組為梯度折射率透鏡或正負(fù)透鏡組。
[0012]優(yōu)選地，所述正負(fù)透鏡組為膠合透鏡、球面鏡、非球面鏡、菲涅爾透鏡中的一個(gè)或多個(gè)。
[0013]優(yōu)選地，所述透鏡組的焦距為l-30cm、物距為l-20cm ;所述半透半反鏡與光軸的夾角為5° -85°。
[0014]優(yōu)選地，所述半透半反鏡為平面鏡。
[0015]優(yōu)選地，所述顯示屏采用指向光源技術(shù)、多層顯示技術(shù)、DFD立體顯示技術(shù)、視差照明技術(shù)、快門(mén)式3D顯示技術(shù)或偏振式3D顯示技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)光束的發(fā)射。
[0016]本發(fā)明的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，包括顯示屏、立體光柵、成像鏡組、半透半反鏡、第一紅外攝像頭、第二紅外攝像頭和處理器；
[0017]所述顯示屏、立體光柵、成像鏡組和半透半反鏡沿光軸順次排布；所述立體光柵覆蓋于所述顯示屏的前方，與所述顯示屏固定連接；所述半透半反鏡與光軸呈一定角度，人眼觀察位置位于所述半透半反鏡前方，所述顯示屏發(fā)出的光束經(jīng)所述立體光柵和成像鏡組透射、所述半透半反鏡反射后進(jìn)入人眼，以使在人眼正前方觀察到所述成像鏡組所成的虛像；
[0018]所述第一紅外攝像頭的視場(chǎng)與人眼能觀察到的視場(chǎng)相似，用于檢測(cè)第一紅外攝像頭的視場(chǎng)范圍內(nèi)的環(huán)境信息并將其傳輸給所述處理器；
[0019]所述第二紅外攝像頭用于捕捉人眼視線(xiàn)交點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)并將其傳輸給所述處理器。
[0020]優(yōu)選地，所述立體光柵為柱鏡光柵或狹縫光柵。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述成像鏡組為梯度折射率透鏡或正負(fù)透鏡組；
[0022]所述正負(fù)透鏡組為膠合透鏡、球面鏡、非球面鏡、菲涅爾透鏡中的一個(gè)或多個(gè)；
[0023]所述半透半反鏡為平面鏡。
[0024]優(yōu)選地，還包括:
[0025]腦電波傳感器，用于識(shí)別腦電波信號(hào)并將其傳輸給所述處理器；
[0026]手勢(shì)識(shí)別傳感器，用于識(shí)別雙手的手勢(shì)信號(hào)并將其傳輸給所述處理器；
[0027]紅外發(fā)射源，用于發(fā)出紅外信號(hào)以實(shí)現(xiàn)物體的三維重建。
[0028]非特定人聲的語(yǔ)音識(shí)別設(shè)備，用于識(shí)別語(yǔ)音信號(hào)并將其傳輸給所述處理器；
[0029]動(dòng)作傳感器，用于識(shí)別動(dòng)作信號(hào)并將其傳輸給所述處理器，包括位移加速度傳感器和角加速度傳感器。
[0030]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0031]1.本發(fā)明公開(kāi)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置成像鏡組和半透半反鏡，可以將顯示屏發(fā)出的包含立體效果信息的圖像經(jīng)過(guò)成像鏡組和半透半反鏡以立體的效果呈現(xiàn)到人眼中，并且通過(guò)設(shè)置半透半反鏡與光軸呈一定角度，經(jīng)過(guò)成像鏡組對(duì)光束的匯聚作用，以及半透半反鏡的轉(zhuǎn)換光路方向的作用，使得成像鏡組所成的虛像正好正立地位于人眼視線(xiàn)正前方的合適位置，適于人眼觀察，例如可以設(shè)置成為距離人眼25cm以外的位置處或甚至更遠(yuǎn)處，避免因設(shè)置太近在長(zhǎng)時(shí)間觀看情況下容易造成視覺(jué)疲勞或影響視力，并且可以使顯示屏位于成像鏡組一倍焦距以?xún)?nèi)，使得增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的視角范圍得到了極大的擴(kuò)展，一般情況下水平視角可以擴(kuò)展到100°以上，垂直視角可以擴(kuò)展到50°以上。
[0032]還通過(guò)設(shè)置第一紅外攝像頭和第二紅外攝像頭，通過(guò)將環(huán)境信息反饋給處理器，經(jīng)過(guò)處理器處理后可以控制顯示屏顯示出更加與實(shí)際環(huán)境相配合的圖像，還通過(guò)將人眼視線(xiàn)交點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)反饋給處理器，經(jīng)過(guò)處理器處理后，也可以控制顯示屏顯示出更加與實(shí)際環(huán)境相配合的圖像，從而使人眼觀察到的虛像與實(shí)際環(huán)境中的實(shí)物結(jié)合得更加真實(shí)，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的功能。
[0033]2.本發(fā)明公開(kāi)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，通過(guò)采用膠合透鏡、菲涅爾透鏡等光學(xué)元件，可以在提高成像質(zhì)量的同時(shí)有效地減小鏡組體積，有利于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的小型化，通過(guò)采用菲涅爾透鏡更能夠減輕增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的重量。
[0034]3.本發(fā)明公開(kāi)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以適用于多種3D實(shí)現(xiàn)技術(shù)，例如指向光源技術(shù)、多層顯示技術(shù)、DFD立體顯示技術(shù)、視差照明技術(shù)、快門(mén)式3D顯示技術(shù)或偏振式3D顯示技術(shù)等，將人左眼和右眼看到的圖像區(qū)分開(kāi)，呈現(xiàn)較強(qiáng)的立體效果，且大大提高了系統(tǒng)的適用性。
[0035]4.本發(fā)明公開(kāi)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，通過(guò)在顯示屏上設(shè)置立體光柵，例如柱鏡光柵或狹縫光柵，可以將顯示屏發(fā)出的包含立體效果信息的圖像經(jīng)過(guò)立體光柵、成像鏡組和半透半反鏡以立體的效果呈現(xiàn)到人眼中，并且通過(guò)設(shè)置半透半反鏡與光軸呈一定角度，經(jīng)過(guò)成像鏡組對(duì)光束的匯聚作用，以及半透半反鏡的轉(zhuǎn)換光路方向的作用，使得成像鏡組所成的虛像正好正立地位于人眼視線(xiàn)正前方的合適位置，適于人眼觀察，例如可以設(shè)置成為距離人眼25cm以外的位置處或甚至更遠(yuǎn)處，避免因設(shè)置太近在長(zhǎng)時(shí)間觀看情況下容易造成視覺(jué)疲勞或影響視力，并且可以使顯示屏位于成像鏡組一倍焦距以?xún)?nèi)，使得增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的視角范圍得到了極大的擴(kuò)展，一般情況下水平視角可以擴(kuò)展到100°以上，垂直視角可以擴(kuò)展到50°以上。
[0036]5.本發(fā)明公開(kāi)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，還通過(guò)設(shè)置腦電波傳感器、手勢(shì)識(shí)別傳感器、紅外發(fā)射源、非特定人聲的語(yǔ)音識(shí)別設(shè)備、動(dòng)作傳感器等，可以在腦電波、人體手勢(shì)、聲音等的控制下對(duì)立體物體進(jìn)行操作，進(jìn)一步增加了用戶(hù)與虛擬物體之間的交互，豐富了用戶(hù)體驗(yàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0037]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0038]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一個(gè)具體示例的原理框圖；
[0039]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一個(gè)具體示例的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所