面向增強現(xiàn)實頭盔顯示器開發(fā)與立體顯示技術(shù)研究.pdf

1、增強現(xiàn)實技術(shù)(Augmented Reality,AR)是一種把計算機所生成的二維或三維信息疊加到真實環(huán)境中,讓用戶感覺這些計算機所生成的虛擬物體或者數(shù)字信息是真實環(huán)境中不可缺少的一部分,以此增強用戶對真實環(huán)境的認知能力。增強現(xiàn)實的提出,為機械制造和設(shè)備維修、娛樂和教育、軍事領(lǐng)域、醫(yī)療診斷與培訓等多方面提供了新概念、新思路。
　　 雙目頭戴式頭盔顯示器憑借其能產(chǎn)生較好的虛實融合效果、易于攜帶、可以應用于多人參與交互的增強現(xiàn)實系統(tǒng)

2、中等優(yōu)點被廣泛應用于增強現(xiàn)實系統(tǒng)中。但目前商用雙目頭盔顯示器價格比較高且雙目攝像頭的光學中心與人的雙眼瞳孔距離不匹配會產(chǎn)生三棱鏡效應。為此,本文設(shè)計一款雙目可調(diào)式頭盔顯示器能有效的解決上述問題。具體工作如下:
　　 (1)本文使用一種基于虛擬相機的位置的立體圖像對生成方法得到虛擬模型的立體顯示。根據(jù)立體視覺原理建立數(shù)學模型得到左右眼的透視投影變換矩陣P和模式取景變換矩陣M。然后在真實場景視頻中的相應位置繪制虛擬模型,循環(huán)往復地對

3、虛擬模型進行渲染即可得到具有立體視覺的虛擬模型。
　　 (2)設(shè)計了一款雙目可調(diào)式頭盔顯示器。頭盔顯示器上的兩個攝像頭與固定在步進電機上的絲桿相連接。當微型步進電機進行正或反轉(zhuǎn)時,絲桿可使左右路兩個觀察攝像頭之間的距離擴大或縮小,以此來適應人的雙眼瞳距。同時,頭盔顯示器上的2個攝像頭可以左右轉(zhuǎn)動15°,當用戶體驗增強現(xiàn)實系統(tǒng)時,其可視范圍也將增大。
　　 (3)對以單片機為核心的控制系統(tǒng)進行硬件設(shè)計。其中包括:MAX23

4、2電路設(shè)計、晶振電路設(shè)計、看門狗復位電路設(shè)計、限位開關(guān)電路設(shè)計、開關(guān)電源電路設(shè)計和步進電機驅(qū)動器驅(qū)動電路設(shè)計。
　　 (4)單片機驅(qū)動模塊和PC機驅(qū)動模塊程序設(shè)計。單片機驅(qū)動模塊包含:主程序初始化、中斷設(shè)置和主控制程序。PC機模塊對主控制程序和串口通信程序設(shè)計。
　　 (5)面向自主研制的頭盔顯示器開發(fā)了一個基于增強現(xiàn)實的三國人物立體魔法書系統(tǒng)。用戶通過頭盔顯示器觀察魔法書可以看到具有立體視覺的三國人物立體模型,立體效果