大載荷三維精密調(diào)整平臺(tái)—機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(文件)
【正文】 國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)多媒體技術(shù)專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)圖象圖形學(xué)會(huì)多媒體專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)普適計(jì)算專業(yè)委員會(huì)、 ACM CHI 中國(guó)分會(huì) :,20xx:8. [11]劉克濱 . 基于視差的自由立體顯示效果評(píng)價(jià)研究 [D].北京郵電大學(xué) ,20xx. [12]應(yīng)根裕 . 平板 3D 電視與人眼生理 [J]. 現(xiàn) 代顯示 ,20xx,10:512. [13]孫強(qiáng) ,王健 ,董科研 ,孫金霞 ,劉建卓 ,曲鋒 . 基于 ZEMAX的 3D虛擬頭盔顯示器的光學(xué)設(shè)計(jì)方法研究 [J]. 紅外與激光工程 ,20xx,S1:279282. [14]唐勇 ,李玉瑤 . ZEMAX 在光學(xué)設(shè)計(jì)外形尺寸計(jì)算中的應(yīng)用 [J]. 長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ),20xx,02:193196. 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 致 謝 對(duì)于即將畢業(yè)的 我們 來說，象牙塔里面最后一次向?qū)W業(yè)致敬的答卷就是畢業(yè)論文了 。而與傳統(tǒng)的頭盔現(xiàn)實(shí)器相 比，其造價(jià)低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。齒條運(yùn)動(dòng)的最大位移就是齒輪轉(zhuǎn)過的最大角度，故確定齒條的齒數(shù)： 齒條的位移量 a*** zm? 圖 本體（ a） 圖 本體（ b） 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 齒輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù) a** ? 經(jīng)過計(jì)算得知， Z= 個(gè)，但為了保證要求，設(shè)計(jì)齒條齒數(shù)為 10。通過前期對(duì)凸透鏡特性的實(shí)驗(yàn)得知，在 ~1 倍的焦距內(nèi)，成像的效果最好最清晰，所以調(diào)節(jié)的范圍初次確定為 20mm，但經(jīng)過反復(fù)測(cè)試，考慮到美觀性和實(shí)用性，最終確定焦距的可調(diào)節(jié)范圍為 0~12mm，由此計(jì)算齒輪齒條的參數(shù)。用兩片卡紙夾緊半反半透鏡片夾。 圖 翻蓋 圖 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 5． 2 眼鏡本體和入瞳系統(tǒng)設(shè)計(jì) 眼鏡本體的高度由平凸透鏡的焦距確定，在與額頭接觸的位置設(shè) 計(jì)一個(gè)曲率較大的弧線，提高佩戴時(shí)的舒適度。得到的新透鏡技術(shù)參數(shù)如下表 半徑 F數(shù) 最大邊緣厚度 最大中心厚度 2 2mm 10mm 圖 優(yōu)化后 ray 圖 表 優(yōu) 化后透鏡的技術(shù)參數(shù)表 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 5 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) 3D 眼鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3D 眼鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足一下幾點(diǎn)要求： （ 1） 放置手機(jī)屏幕處應(yīng)設(shè)計(jì)為方便拆裝的類型，同時(shí)需要保護(hù)屏幕的安全，有一定的保護(hù)措施 （ 2） 由于手機(jī)屏幕分成兩部分，中間需設(shè)計(jì)隔斷 （ 3） 考慮到不同使用者的明視距離略有差異 ，眼鏡需設(shè)計(jì)焦距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) （ 4） 入瞳機(jī)構(gòu)角度要適宜，方便使用者觀察圖像。本次優(yōu)化采用高斯法。可以以光程差、圖 優(yōu)化改變的參數(shù)圖 圖 評(píng)價(jià)函數(shù)設(shè)置窗口圖 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 光斑或發(fā)散角為目標(biāo)。再看到扇形圖，三個(gè)視場(chǎng)的圖形一樣， 方向與主光線方向的光線像差也基本相同。 第一步先輸入?yún)?shù)，輸入的參數(shù)如圖 。 屏幕的技術(shù)參數(shù)如表 。我們?cè)O(shè)計(jì)的原理是是分成將有相差的兩幅圖像，經(jīng)過凸透鏡的會(huì)聚和棱鏡的反射，將有相差的圖像分別送入左右眼，利用人眼的會(huì)聚和大腦的融合作用，可以在我們眼前形成 3D 立體圖像的效果。在 Panum 融合區(qū)的范圍內(nèi)，如果視差增大，那么人能感受到的深度 感也相應(yīng)增大，就是我們通常所說的，立體感很強(qiáng)。在單視圓附近的這個(gè)區(qū)域，稱之為 Panum 融合區(qū)。在現(xiàn)實(shí)的世界中，我們觀察立體物體的能力是不會(huì)被懷疑，但是如果在我們創(chuàng)造的虛擬世界中，就需要對(duì)視差進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到 3D 效果。 融合處理在大腦中進(jìn)行，我們可以把距離較近的物體與距離較遠(yuǎn)的物體融合到一起。當(dāng)我們獲得了足夠的深度線索和視差，視覺系統(tǒng)的工作就暫時(shí)告一段落，神經(jīng)元將信號(hào)傳給大腦，在大腦中，將獲得的兩幅 2D 畫面組成一個(gè) 3D 立體的圖像，這一過程就是融合（ fusion）。這種抗相關(guān)性并非人眼視覺系統(tǒng)的一種本能，實(shí)際上是大腦強(qiáng)迫我們這么做的，而且這種轉(zhuǎn) 動(dòng)眼球的練習(xí)很可能是痛苦的，難度會(huì)隨著年齡的增大而增大，這也是為什么一些老年人“暈” 3D 電影，就是在這種眼球調(diào)節(jié)過程中肌肉酸疼并且引起大腦會(huì)聚圖像的不適。 眼球的調(diào)節(jié) 人的視覺系統(tǒng)工作時(shí)還有另一組肌肉結(jié)構(gòu)也參與到活動(dòng)中，即對(duì)焦物體的晶狀體，好比攝像機(jī) 上的鏡頭。 所以要獲得該信息，我們需要通過動(dòng)力視覺系統(tǒng)，即控制人眼運(yùn)動(dòng)發(fā)肌肉來獲得。這種知覺顯示身體是不是自己移動(dòng)，身體各部分的相對(duì)位置如何。揭露遮擋是最強(qiáng)大的深度線索，在單視圖上，我們發(fā)現(xiàn)背景上的物體被部分遮擋了，而在立體視圖中，背景的物體有一小部分只被一只眼睛觀察和到。這兩個(gè)畫面的差異稱為“視網(wǎng)膜像差”（ retinal disparity）。視差是一系列畫面中某一物體成像想相對(duì)位置 [6] ，它 也可以分成靜態(tài)視差與動(dòng)態(tài)視差。 活動(dòng)的畫面讓我們感受到了運(yùn)動(dòng)，這基于我們大腦處理視覺刺激對(duì)應(yīng)時(shí)間的能力。（ 4）先入為主的 知識(shí)：人類良好的記憶力有助于我們幾下接觸過物體的形狀和大小，當(dāng)再次看到該物體的時(shí)候，就可以提取該形狀信息。 靜態(tài)線索包含很多方面，例如（ 1）視覺和相對(duì)大?。喝绻覀冇^看一個(gè)人和一圖 雙眼視差產(chǎn)生立體效果示意圖 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 個(gè)建筑物的畫，他們?cè)诋嬁蚶锟瓷先ゴ笮∫粯?，那我們肯定地說建筑會(huì)離我們更遠(yuǎn)一點(diǎn)。 3． 1 立體成像中對(duì)立體的感知 了解我們周圍環(huán)境的層次關(guān)系對(duì)維持人類的生活十分關(guān)鍵，通過視覺深度線索（ depth cue），我們的視覺大腦皮層建立了一個(gè)內(nèi)部的感官世界，神經(jīng)系統(tǒng)就以此來解答這些問題。 （ 2） 用 ZEMAX 對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行成像特征的分析，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。 普通的 HMD 結(jié)構(gòu)大多數(shù)被應(yīng)用在飛行員頭盔上，由于應(yīng)用的特殊性，飛行員頭盔需要有非常良好的顯示質(zhì)量，因此在中繼光學(xué)系統(tǒng)和入瞳系統(tǒng)中，此 HMD 頭盔都采用了大量的諸如反射鏡、組合透鏡等光學(xué)元件，在提高了顯示效果的同時(shí)，也帶來了一些列的問題，首要就是重量大大增加，在一個(gè)便攜設(shè)備大 行其道的現(xiàn)在社會(huì)，這一種投射式 HMD 是無法改造成大眾消費(fèi)品的。（投射式 HMD 有三個(gè)部分組成：（ 1）圖像源（ 2）河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 中繼光學(xué)系統(tǒng)（ 3）入瞳系統(tǒng)。由于 CRT 具有高分辨率、高亮度、快的響應(yīng)速度和低的成本 ,目前在軍事 上較為常用 ,但一般為 ~l 英寸高亮度、高分辨率單色投影顯示 [2]。 2． 2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)概論的關(guān)鍵技術(shù) 一個(gè)成熟的 AR 系統(tǒng)是垂直結(jié)構(gòu)，分為四層。 AR 技術(shù)脫胎于 VR，但又青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。 2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)概論 2． 1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)簡(jiǎn)介 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（ Augmented Reality，簡(jiǎn)稱 AR）， 采用投影等科 技手段，輔助以攝像頭追蹤 并加上相應(yīng) 計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別 的技術(shù)， 在 屏幕上把虛擬世界 嵌套在 現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行 有機(jī)的 互動(dòng)。古老悠久的光學(xué)與現(xiàn)代飛速發(fā)展的電子科技
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