一种环境无缝增强多模式MR系统的制作方法

本发明涉及混合现实技术领域，一种环境无缝增强多模式mr系统。

背景技术：

当今社会，科学技术的日新月异发展，给人类带来丰富的物质享受的同时，也给人类带来多彩的精神享受，视听产品就是其中发展最快的高科技产品之一。从传统的电源放映到黑白电视机、彩色电视机、平板电视、投影等。从操作使用层面看，经历了从复杂到简单；从产品体积上看，经历了大体积到便携式的演化；从图像画质上看，经历了黑白到彩色，从模糊到高清的演化；从视觉感受上，经历了从平面到立体的演化。现在，视听产品的图像效果已经从立体演化到虚拟现实场景这样的高品质视听效果了。虽然虚拟现实技术到现在已经成为当下最热门的视听技术，但从虚拟现实的诞生之日起，就存在着其固有的缺陷。

其缺陷最主要的表现为：1.虚拟现实的虚拟场景是有电脑拍摄实际场景，经处理后加上有针对性的图像修改和叠加，达到与现实场景融合，修饰与装扮的目的。所以，传统的虚拟现实场景的环境经电脑图像处理后就显得不是很真实，即便是3d的图像显示方式。2.由于要进行大数据量的视屏图像处理，即便是采用很高性能的处理器，其处理的速度也是有限的，这样一来，环境图像就会产生滞后，实时性不好，给使用者带来不好的感受。3.由于传统的虚拟现实产品的场景是电脑根据实际环境虚拟出来的，与实际人眼看到的环境图像的视觉距离存在差异，造成虚拟现实场景的不真实感。4.由于传统的虚拟现实技术在使用时人眼不直接观察环境，并且因视角和图像处理速度等都存在问题，所以在需要虚拟现实环境中经行游戏时，会产生安全问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种环境无缝增强多模式mr系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种环境无缝增强多模式mr系统，它包括一系统处理器和两套相互独立的人眼仿真观察器；

每套所述人眼仿真观察器均包括一在系统处理器的控制下对虚拟显示内容进行图像显示并将显示图像的光线通过一成像透镜组投射到虚拟现实光学叠加模组上的高分辨率显示器以及一用于控制环境事物反射的光线能否投射到虚拟现实光学叠加模组上的眼镜盖；在所述眼镜盖处于开启的状态下，所述虚拟现实光学叠加模组将接收到的虚拟显示内容的图像光线与接收到的环境事物反射的光线进行叠加后供人眼进行观察；所述高分辨率显示器、成像透镜组和虚拟现实光学叠加模组沿同一轴线顺序分布。

优选地，每套所述人眼仿真观察器还均包括一光偏振器和一与系统处理器相连并受控于系统处理器的人眼仿真摄像头，所述光偏振器根据环境事物发出的光线将环境事物成像到人眼仿真摄像头上，所述人眼仿真摄像头将环境事物的模拟图像转换为数字图像后经由系统处理器传输至对应的高分辨率显示器上。

优选地，每套所述人眼仿真观察器还均包括一与系统处理器相连以在系统处理器的控制下向环境事物发射红外光线的主动红外照明。

优选地，它还包括一与系统处理器相连的电源管理器、一与系统处理器相连以与系统处理器进行数据交换的数据存储器、一与系统处理器相连以用于向系统处理器输入外部操作指令的控制界面模块以及一与系统处理器相连以对系统处理器进行数据输入/输出的数据传输模块。

由于采用了上述方案，本发明针对传统vr产品的缺陷，完美的解决传统vr存在的问题，应用与人眼完全相同的视角且完全同步的环境图像拍摄，在虚拟图像中不处理现实场景图像，参考真实环境场景处理虚拟事物图像，直接用光学叠加的方式完成虚拟现实效果，这样不但完美解决传统vr存在的问题，还使设备的数据处理压力得到很大的减轻；同时其还具有环境图像无缝增强功能，在实际户外应用中，可以在环境比较暗时自动将环境图像亮度增强，极大提高人眼对环境亮度范围变化的适应能力，多模式技术能带给人们除虚拟现实享受以外的各种功能，包括夜间户外活动，昼夜摄影等。

附图说明

图1是本发明实施例的虚拟现实光学叠加示意图；

图2是本发明实施例的图像增强光学原理示意图；

图3是本发明实施例的系统控制原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图3所示，本实施例提供的一种环境无缝增强多模式mr系统，它包括一系统处理器13和两套相互独立的人眼仿真观察器；其中，每套人眼仿真观察器均包括一在系统处理器13的控制下对虚拟显示内容1进行图像显示并将显示图像的光线通过一成像透镜组3投射到虚拟现实光学叠加模组5上的高分辨率显示器2以及一用于控制环境事物6反射的光线能否投射到虚拟现实光学叠加模组5上的眼镜盖16；在眼镜盖16处于开启的状态下，虚拟现实光学叠加模组5将接收到的虚拟显示内容1的图像光线与接收到的环境事物6反射的光线进行叠加后供人眼4进行观察；高分辨率显示器2、成像透镜组3和虚拟现实光学叠加模组5沿同一轴线顺序分布。以此，预设的虚拟显示内容1可通过高分辨率显示器2显示出来，显示图像的光线在通过成像透镜组3后变成适合于人眼4观察的图像光线，再经过虚拟现实光学叠加模组5后传递给人眼4，使人眼4能够观察到虚拟显示内容1；由于虚拟显示内容1的光线是经过了成像透镜组3和虚拟现实光学叠加模组5的各种光学处理和弯折的，而人眼4不能判断哪些光线是经过处理的、哪些光线没有经过处理，所以人眼4实际观察到的虚拟显示内容1会变成虚拟事物7；此时，环境事物6发出的光线通过虚拟现实光学叠加模组6传到人眼4进行成像，使人眼4能够观察到正常的环境事物6，这时人眼4就可以观察到环境事物6里面的虚拟叠加了一个虚拟事物7，从而实现真实环境的虚拟效果；在此过程中，利用系统处理器13对眼镜盖16的启闭控制，可在眼镜盖16开启的状态下实现现场虚拟现实效果，在眼镜盖16关闭的状态下则可实现传统的vr效果。

为保证在环境亮度不足以使人眼4能够正常观察环境事物6时，仍然能够现场虚拟现实效果，本实施例的每套人眼仿真观察器还均包括一光偏振器10和一与系统处理器13相连并受控于系统处理器13的人眼仿真摄像头8，光偏振器10根据环境事物6发出的光线将环境事物6成像到人眼仿真摄像头8上，而后人眼仿真摄像头8将环境事物6的模拟图像转换为数字图像后经由系统处理器13传输至对应的高分辨率显示器2上。由此，在环境亮度不足以使人眼4能够正常观察环境事物6时，环境事物6发出的光线经光偏振器10后会成像到人眼仿真摄像头6，人眼仿真摄像头8将环境事物6所成像的模拟图像转换为数字图像后传输给系统处理器13进行处理(如亮度放大处理)，并最终通过高分辨率显示器2进行显示，再经过成像透镜组3的处理后变成适合人眼4观察的光学图像，并最终经过虚拟现实光学叠加模组5送入人眼4，从而达到环境图像增强的效果，把本来人眼4不能看见的环境图像变成可以看见的环境图像。

为保证环境亮度很低时，依然能够完成对环境图像增强的处理效果，每套人眼仿真观察器还均包括一与系统处理器13相连以在系统处理器13的控制下向环境事物6发射红外光线的主动红外照明9，以达到增强环境亮度的目的。

为丰富整个系统的实用功能，本实施的系统还包括分别与系统处理器13相连并受控于系统处理器13的电源管理器14、数据存储器12、数据传输模块11和控制界面模块15(其可采用诸如触控屏等电子显示元器件)；其中，通过电源管理器14对电池等电源的控制可为系统的用电部件进行供电；控制界面模块15则可将用户操作指令变成指令代码传输给系统处理器13，以便通过系统处理器13的控制使系统能够完成用户需要的各种功能和动作；利用数据传输模块11使系统能够与其他外部系统进行数据(如指令、信息、图像等等)传递和交换，其可根据具体情况采用有线传输的功能模块或者无线传输的功能模块；以数据存储器12作为系统的记忆单元，通过其与系统处理器13进行数据交换以实现各种数据的存储。

基于此，本实施例的人眼仿真摄像头8、高分辨率显示器2、成像透镜组3以及虚拟现实光学叠加模组5都是两套完全独立且完全一致的组件，而两套系统的摆放位置可参照人眼4的光学特性以及结构特性进行设置；再者，人眼仿真摄像头8的光学特性与高分辨率显示器2、成像透镜组3、虚拟现实光学叠加模组5组成的光学系统的光学特性相匹配，可使通过图像增强后的环境更真实，更能适合人眼的观察特性，达到更加完美的增强观察效果。同时，光偏振器10的设置，可防止在无光的环境下开启红外主动照明9时,对小范围内的多套使用中的器件造成相互干扰，使每套组件只有自己发出的照明光源或者技术参数基本一致的照明光源才能有效，而其它的杂散干扰则被去除，从而保证了系统中各组件能够相对正常的工作。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。