【正文】 劉老師嚴謹?shù)膽B(tài)度，豐富的學識，幽默的談吐和親和力都是值得我們學習的，他不僅僅是我們學業(yè)上的指路人，更是我們?nèi)松臒羲? 河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 26 參 考 文 獻 [1] Burdea, G. and Coiffet, P. Virtual Reality Technology. 1994: John Wileyamp。齒輪的節(jié)圓也恒與分度圓重合。入瞳系統(tǒng)主體是一款半反半透鏡片，經(jīng)過實際的測試和實驗，在半反半透鏡片與主體底邊傾斜 37 度時，人眼觀察物體效果最好且最舒適。 優(yōu)化后的光斑圖與扇形圖如下： 圖 評價目標操作數(shù) 圖 圖 優(yōu)化后 spot 圖 河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 18 由圖 和 可以看出，光斑最大值有了明顯的縮小并且系統(tǒng)的離焦值縮小了三個數(shù)量級，故此次優(yōu)化順利，入瞳直徑為 ，距離為 。優(yōu)化目標部分是設計的核心，它使我們直接告訴軟件需要得到的結(jié)果。 材質(zhì) 尺寸 透過率 表面工藝 顏色 玻璃 120*50mm 50% 真空鍍銀 銀色 4． 2 光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 采用 ZEMAX 對光學系統(tǒng)進行優(yōu)化，主要優(yōu)化凸透鏡成像中的球差、場曲和色差問題。整體方案選擇透視式頭盔顯示器，但圖像源拋棄 CRT 或 LCD 屏幕，采用手機屏幕作為圖像的載體，這樣零部件的可替代性大大增加，只要有尺寸合適的手機，并且只需要下載合適的 3D左右片源眼鏡就可以呈現(xiàn)出卓 越 3D 的效果，對 AR 技術(shù)的普及有很好的推動作用。倘若現(xiàn)在還有一個物體并不在我們注視的物體上，而是在它附近的一定范圍內(nèi)，它發(fā)出的光刺激到我 們雙眼視網(wǎng)膜上的一定距離范圍之內(nèi)，同圖 會聚與調(diào)節(jié)示意圖 河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 11 樣會產(chǎn)生單一立體視覺。當一段時間后，物體的兩個不同畫面組合成了一個單一的3D 虛擬形狀。當我們戴上增強現(xiàn)實 3D 眼鏡后，在觀看物體懸浮于空中的 3D 畫面時，我們是對著半反半透鏡調(diào)節(jié)眼睛，但會聚在離我們一定距離的地方。能夠大概的猜出兩者之間的距離，但看不出該物體離我們的絕對距離，即使 加上我們先前匹配的物體形成和大小，這種估算通常也是不準確的。 當我們觀看立體畫面時，我們的大腦對像差大小進行提取、計算，以判斷物體間的距離，這就是水平視差。而在這其中，視差（ parallax）起到了重要的作用。而從光滑物體反射出來的光是表面朝著光源的深度線索。這種感知深度的能力被稱為人的雙目立體視覺（ stereopsis）。 入瞳系統(tǒng)主要是在人眼前放置一塊半反半透屏幕，使人既能觀察到現(xiàn)實的景象，也可以看到由圖像源輸送的信息，從而達到增強現(xiàn)實的目的。 圖 AR 系統(tǒng)層級圖 增強現(xiàn)實中的顯示技術(shù) AR 技術(shù)中的顯示技術(shù) 是指 圖象信息顯示器件， 廣泛 采用 的是 微型高分辨率陰極射線管 CRT(Cathode Ray Tube）或者小型液晶顯示屏 LCD(Liquid Crystal Display)。 這樣虛擬和真實的信息實時的融合在一個場景中，為我們現(xiàn)實的世界創(chuàng)造無限可能。據(jù)統(tǒng)計，人類從外部世界獲得的信息約有 80%來自于視覺系統(tǒng)，這更加凸顯了視覺的重要地位 [2]。并且現(xiàn)階段的 增強現(xiàn)實技術(shù)多處于二維平面的世界，雖然也起到了增強現(xiàn)實世界的效果，可始終像是貼在外部的一個屏幕。只是簡單屏幕的疊加，缺乏生動性。古老悠久的光學與現(xiàn)代飛速發(fā)展的電子科技融合，造就了增強現(xiàn)實技術(shù)的崛起，而增強現(xiàn) 實技術(shù)將在在機械制造、建筑設計、教育娛樂、商業(yè)演示等方面都有廣泛的應用前景 ,而且它不僅提供了一種更新穎的顯示方法 ,更代表了下一代更便捷的人機交互界面的發(fā)展趨勢。 AR 技術(shù)脫胎于 VR，但又青出于藍而勝于藍。由于 CRT 具有高分辨率、高亮度、快的響應速度和低的成本 ,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]。 普通的 HMD 結(jié)構(gòu)大多數(shù)被應用在飛行員頭盔上，由于應用的特殊性，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、組合透鏡等光學元件，在提高了顯示效果的同時，也帶來了一些列的問題，首要就是重量大大增加，在一個便攜設備大 行其道的現(xiàn)在社會，這一種投射式 HMD 是無法改造成大眾消費品的。 3． 1 立體成像中對立體的感知 了解我們周圍環(huán)境的層次關(guān)系對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內(nèi)部的感官世界，神經(jīng)系統(tǒng)就以此來解答這些問題。（ 4）先入為主的 知識：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，當再次看到該物體的時候，就可以提取該形狀信息。視差是一系列畫面中某一物體成像想相對位置 [6] ，它 也可以分成靜態(tài)視差與動態(tài)視差。揭露遮擋是最強大的深度線索，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。 所以要獲得該信息，我們需要通過動力視覺系統(tǒng)，即控制人眼運動發(fā)肌肉來獲得。這種抗相關(guān)性并非人眼視覺系統(tǒng)的一種本能，實際上是大腦強迫我們這么做的，而且這種轉(zhuǎn) 動眼球的練習很可能是痛苦的，難度會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聚圖像的不適。 融合處理在大腦中進行，我們可以把距離較近的物體與距離較遠的物體融合到一起。在單視圓附近的這個區(qū)域，稱之為 Panum 融合區(qū)。我們設計的原理是是分成將有相差的兩幅圖像，經(jīng)過凸透鏡的會聚和棱鏡的反射，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。 第一步先輸入?yún)?shù)，輸入的參數(shù)如圖 ?？梢砸怨獬滩?、圖 優(yōu)化改變的參數(shù)圖 圖 評價函數(shù)設置窗口圖 河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 17 光斑或發(fā)散角為目標。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 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 19 5 增強現(xiàn)實 3D 眼鏡的機械結(jié)構(gòu)設計 3D 眼鏡的結(jié)構(gòu)設計應該滿足一下幾點要求： （ 1） 放置手機屏幕處應設計為方便拆裝的類型，同時需要保護屏幕的安全，有一定的保護措施 （ 2） 由于手機屏幕分成兩部分，中間需設計隔斷 （ 3） 考慮到不同使用者的明視距離略有差異 ，眼鏡需設計焦距調(diào)節(jié)機構(gòu) （ 4） 入瞳機構(gòu)角度要適宜，方便使用者觀察圖像。用兩片卡紙夾緊半反半透鏡片夾。齒條運動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