全息波导头盔显示系统的仿真研究文献综述

 2023-08-07 15:55:48

文献综述(或调研报告):

1、增强现实AR

什么是增强现实?AR系统基本思想是使用虚拟对象补充现实世界,真实环境中实时叠加图像、图形、音频和文字等,从而增加用户对现实世界的信息获取以及与现实世界互动。尽管AR的定义可以自由扩展,但AR系统仍应具有以下基本特性:在真实环境中结合真实和虚拟对象;交互式实时运行;在现实中将虚拟对象和真实对象匹配[2]

  1. 在真实环境中结合真实和虚拟对象。这通常被称为显示技术,一直是增强现实领域的限制因素。
  2. 交互式实时运行。通过手势识别或其他跟踪技术实现与增强现实系统的实时交互,准确跟踪用户的观看方向、位置和手势指令等对于用户体验至关重要,需要强大的算法支持。
  3. 在现实中将虚拟对象和真实对象匹配。在真实环境中显示增强现实系统的任何虚拟对象之前,需要在三维空间中注册或建模该虚拟对象,以获得更好的用户体验。这也最为复杂,需要强大的软件支持[3]

AR的起源可以追溯到Sutherland在1960年代的工作,他们使用了透射式的HMD来呈现3D图形[4],而HMD至今仍是主要的显示手段,也是本文的主要探讨方向。目前AR使用的主要硬件如图2所示,分别为头盔显示器(HMD),手持显示器(HHD),电脑(PC),投影仪,触控设备,传感器。[4]

头盔显示器(HMD):在第2节介绍。

手持显示(HHD): AR技术经过数十年的发展,已不再局限于HMD等昂贵复杂的设备。通过计算机处理,只需要简单的显示设备(手机甚至是一块显示器)便可轻松体验AR。

投影仪:在这种方法中,将虚拟对象直接投影在要处理的真实对象上。在最简单的情况下,使它们投影到的表面共面,无需特殊的眼镜。[2]

图2 AR系统中使用的主要硬件

目前纯粹的AR软件处理技术已趋于成熟,更多的是开拓新型的应用领域与应用方法,在医疗、心理治疗也有建树,通过AR治愈精神创伤,相较于显示器,AR能提供更强的感官刺激,治疗效果更好[6];使用AR设备实时查看患者颈部等切面信息等[7]。利用AR进行设备维护,如图3维修人员可以直观的获取与维护对象相匹配的信息,使工作更便利[8];如图4所示人们在旅游时利用手机查看景点信息[9]。在今年某网站网络春晚现场直播中,主办方利用AR技术将虚拟人物、虚拟背景与现实舞台人物相融合,使得虚拟人物可以和观众实时互动。

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