本發(fā)明涉及顯微操作和增強現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種增強現(xiàn)實操作方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，隨著納米材料及現(xiàn)代制造加工技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)研究及工業(yè)制造的對象逐漸向亞毫米級甚至納米級轉(zhuǎn)移，這一情況在集成電路、精細(xì)加工、細(xì)胞操作及顯微手術(shù)領(lǐng)域中顯得尤為突出。在上述提及的領(lǐng)域中，對微觀場景中微小物體的操作與加工具有重大需求。由于其場景及目標(biāo)物體往往是微米或納米級的，其操作及加工的精度也要求達(dá)到相應(yīng)的水平，這種精度要求直接讓人手動操作是極為困難的。

傳統(tǒng)的顯微操作可以通過光學(xué)顯微鏡及半自動化高精度機器人實現(xiàn)。典型產(chǎn)品如用于德國徠卡應(yīng)用于細(xì)胞實驗的顯微操作系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，操作者通過一個倒置顯微鏡觀察待放大的細(xì)胞及操作場景，通過手柄或按鍵實現(xiàn)微注射器的移動操作和注射操作。這種基于光學(xué)顯微鏡的微操作技術(shù)只能提供二維觀察視野，限制了該技術(shù)在更為復(fù)雜應(yīng)用場景中的使用，如三維裝配或細(xì)胞的三維移植。在某些需要復(fù)雜微操作的場景中，實現(xiàn)微場景的三維觀察極為重要。雖然采用體視顯微鏡代替普通的光學(xué)顯微鏡可以在一定程度上解決這個問題，但是體視顯微鏡只能提供固定的兩個視點，因此在一些復(fù)雜操作中仍然有相當(dāng)?shù)木窒扌浴?/p>

然而，盡管上述方法在一定程度上實現(xiàn)了顯微操作的視覺反饋，但是機器人的操作仍然需要操作人員經(jīng)過視覺反饋后通過按鍵或其他方式控制。操作與場景的對應(yīng)依賴于操作人員的想象和經(jīng)驗，復(fù)雜而且不直觀?；谠鰪姮F(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、直觀的顯微操作具有巨大的應(yīng)用前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，提供一種增強現(xiàn)實操作方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種增強現(xiàn)實操作方法，包括以下步驟：

步驟1，將待放大局部場景以空間懸浮方式進(jìn)行實時顯示，獲得所述待放大局部場景的空間懸浮影像；

步驟2，采集對于所述空間懸浮影像進(jìn)行操作的第一器械空間位置變化信息和器械形變信息，將所述第一器械的空間位置變化信息和器械形變信息與待放大局部場景信息進(jìn)行匹配，獲得匹配結(jié)果信息；

步驟3，基于所述匹配結(jié)果信息，利用伺服控制機器人實現(xiàn)對所述待放大局部場景的操作；

步驟4，對所述待放大局部場景的空間影像進(jìn)行更新。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)，

包括局部場景采集模塊、空間懸浮顯示裝置、伺服控制機器人、第一器械操作及定位模塊和局部場景伺服控制模塊：

所述局部場景采集模塊分別與所述空間懸浮顯示裝置和所述第一器械操作及定位模塊相連，用于采集待放大局部場景信息，分別將所述待放大局部場景信息發(fā)送給所述空間懸浮顯示裝置和所述第一器械操作及定位模塊；

所述空間懸浮顯示裝置與所述局部場景采集模塊相連，包括裸眼立體顯示器和光學(xué)投影設(shè)備：所述光學(xué)投影設(shè)備根據(jù)所述空間立體影像數(shù)據(jù)生成所述局部場景立體影像源；所述裸眼立體顯示器基于所述局部場景立體影像源，投影所述局部場景立體影像；用于接收所述局部場景采集模塊發(fā)送來的待放大局部場景信息，將所述待放大局部場景信息以空間懸浮方式進(jìn)行實時顯示，獲得所述待放大局部場景的空間懸浮影像；

所述第一器械操作及定位模塊分別與所述局部場景采集模塊和所述局部場景伺服控制模塊相連，用于采集對于所述空間懸浮影像的器械操作形變影像，將所述器械操作形變影像與所述待放大局部場景信息進(jìn)行匹配，獲得匹配結(jié)果信息；將所述匹配信息發(fā)送給所述局部場景伺服控制模塊；

所述局部場景伺服控制模塊分別與所述第一器械操作及定位模塊和所述伺服控制機器人相連，基于所述器械操作形變影像與所述空間懸浮影像匹配結(jié)果信息生成控制指令，將控制指令發(fā)送給所述伺服控制機器人；

所述伺服控制機器人，與所述局部場景伺服控制模塊相連，用于接收所述局部場景伺服控制模塊發(fā)送來的控制指令，執(zhí)行對于待放大局部場景的伺服控制器械的操作。

本申請?zhí)岢鲆环N增強現(xiàn)實操作方法及系統(tǒng)，本申請利用精確無畸變的空間懸浮裸眼三維顯示技術(shù)，基于增強現(xiàn)實的實時交互方式，在宏觀尺度下實現(xiàn)對微觀場景的直接、快捷、準(zhǔn)確操作。同時，通過空間懸浮圖像構(gòu)建增強現(xiàn)實操作場景，不再依賴于傳統(tǒng)視覺反饋顯微操作系統(tǒng)中通過輸入?yún)?shù)或操縱桿控制視覺伺服器械模塊的操作方式，具有操作快速、準(zhǔn)確、直觀的特點。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例一種增強現(xiàn)實操作方法的整體流程示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)的示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例一種增強現(xiàn)實操作方法中采集對于所述空間懸浮影像的第一器械形變信息，通過關(guān)鍵點的空間位置變化確定第一器械的形變參量；通過器械中心位置的定位確定第一器械的位移及旋轉(zhuǎn)參量的示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例一種增強現(xiàn)實操作方法中采集對于所述空間懸浮影像的第一器械形變信息，通過關(guān)鍵點的空間位置變化確定第一器械的形變參量；通過器械中心位置的定位確定第一器械的位移及旋轉(zhuǎn)參量的示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)的整體框架示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)的光學(xué)投影設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)的光學(xué)投影設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為根據(jù)本發(fā)明實施例一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)的光學(xué)投影設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

圖1中，本發(fā)明一個具體實施例中，示出一種增強現(xiàn)實操作方法整體流程示意圖?？偟膩碚f，包括：步驟1，將待放大局部場景以空間懸浮方式進(jìn)行實時顯示，獲得所述待放大局部場景的空間懸浮影像。

步驟2，采集對于所述空間懸浮影像進(jìn)行操作的第一器械空間位置變化信息和器械形變信息，將所述第一器械的空間位置變化信息和器械形變信息與所述空間懸浮影像信息進(jìn)行匹配，獲得匹配結(jié)果信息。

步驟3，基于所述匹配結(jié)果信息，利用伺服控制機器人實現(xiàn)對所述待放大局部場景的操作。

步驟4，對所述待放大局部場景的空間影像進(jìn)行更新。

本發(fā)明另一個具體實施例中，一種增強現(xiàn)實操作方法，所述步驟1中空間懸浮影像還包括：空間二維影像或空間三維影像。

本具體實施例中由一個空間懸浮顯示裝置提供通過特定光路傳遞后懸浮于無遮擋物的空間中的圖像。選擇的空間懸浮顯示圖像可以是二維或三維，空間懸浮顯示裝置能夠?qū)⒍S或三維圖像投射到空間中的給定位置。

本發(fā)明另一個具體實施例中，一種增強現(xiàn)實操作方法，所述步驟2還包括：

S21，對所述空間懸浮影像進(jìn)行標(biāo)定：確定世界坐標(biāo)系下所述空間懸浮影像的大小、所述空間懸浮影像中心的空間位置及所述空間懸浮影像的傾斜角度；對所述待放大局部場景進(jìn)行標(biāo)定：確定待放大局部場景中心在世界坐標(biāo)系下的位置及所述待放大局部場景在實際場景下的物理尺度。所述世界坐標(biāo)系：由于攝像機可安放在環(huán)境中的任意位置，在環(huán)境中選擇一個基準(zhǔn)坐標(biāo)系來描述攝像機的位置，并用它描述環(huán)境中任何物體的位置，該坐標(biāo)系稱為世界坐標(biāo)系。攝像機坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的關(guān)系可以用旋轉(zhuǎn)矩陣與平移向量來描述。

根據(jù)空間懸浮顯示的光學(xué)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)硬件參數(shù)，對投影的局部場景進(jìn)行標(biāo)定。在世界坐標(biāo)系下，結(jié)合三維場景的采集裝置，計算投影局部場景的大小、投影局部場景中心的空間位置及投影局部場景傾斜角度。

在顯微三維場景采集前需要對被采集場景進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定工作臺及物鏡工作距離獲得待采集場景中心在世界坐標(biāo)系下的位置。記錄采集到的三維數(shù)據(jù)在實際場景下的物理尺度。

S22，采集對于所述空間懸浮影像進(jìn)行操作的第一器械空間位置變化信息和器械形變信息：通過空間定位對所述第一器械操作形變的關(guān)鍵點及中心位置進(jìn)行定位。

選擇一種對局部場景進(jìn)行器械操作的方式及在局部場景中伺服控制的器械，設(shè)計用于操作者手持的器械。對于不同的操作場景及操作目標(biāo)，需要選擇不同的器械操作方式，如對目標(biāo)對象的吸附、轉(zhuǎn)移、釋放、切割等，與此對應(yīng)的操作器械包括微夾持器、微型鑷子、微型刀、微注射器等。對局部場景中伺服控制的器械，通過輸入?yún)?shù)實現(xiàn)器械的移動及形變。其控制精度應(yīng)與整個局部場景的物理尺度相適應(yīng)。

S23，將所述第一器械操作在所述空間懸浮影像坐標(biāo)系下的變化參量轉(zhuǎn)化到所述待放大局部場景坐標(biāo)系下，獲得所述第一器械的空間位置變化信息和器械形變信息與所述空間懸浮影像信息的匹配結(jié)果信息。

設(shè)計空間定位方法確定操作者第一器械的空間位置變化與器械形變，并與投影空間懸浮圖像配準(zhǔn)?？臻g定位方法可以選擇光學(xué)定位方法，如雙目定位、基于結(jié)構(gòu)光的定位等，亦可以選擇磁定位、機械定位等。基于選擇的操作器械類型，需要對器械形變的關(guān)鍵點及器械中心位置進(jìn)行定位。在該系統(tǒng)中的空間定位需要確定第一器械整體的空間平移與旋轉(zhuǎn)，及在操作中的器械形變，并輸出相應(yīng)的參量。器械中心位置的平移旋轉(zhuǎn)參量需要轉(zhuǎn)換到懸浮立體顯示圖像的坐標(biāo)系下。

定位的具體實現(xiàn)方式為本領(lǐng)域技術(shù)人員的已知知識，說明書中不作具體描述。

本發(fā)明另一個具體實施例中，一種增強現(xiàn)實操作方法，所述步驟1中空間懸浮方式還包括：所述空間懸浮方式為二維影像時，利用光學(xué)顯微鏡或熒光顯微鏡采集所述待放大局部場景數(shù)據(jù)；所述空間懸浮方式為三維影像時，利用光場顯微鏡或激光掃描顯微鏡采集所述待放大局部場景數(shù)據(jù)。

選擇一種局部場景三維數(shù)據(jù)的采集與生成方式，采集被操作的局部場景，包括顯微鏡、雙目相機或深度相機下的被操作物和正在操作的伺服控制器械。局部場景數(shù)據(jù)的采集方式與空間懸浮顯示圖像相對應(yīng)。當(dāng)操作者對放大倍率要求不高時，局部場景數(shù)據(jù)的采集方式選擇雙目相機、深度相機等；當(dāng)選擇的空間懸浮顯示圖像是二維的，局部場景數(shù)據(jù)的采集方式選擇光學(xué)顯微鏡、熒光顯微鏡等；當(dāng)選擇的空間懸浮顯示圖像是三維的，局部場景數(shù)據(jù)的采集方式選擇激光掃描共聚焦顯微鏡、原子力顯微鏡、光場顯微鏡及體式顯微鏡等。局部場景三維數(shù)據(jù)可以是直接通過顯微鏡掃描獲取的三維圖像，也可以是多種模態(tài)顯微圖像配準(zhǔn)融合的結(jié)果，且不限于上述所提及的圖像。前者通過激光掃描共聚焦顯微鏡、原子力顯微鏡、光場顯微鏡及體式顯微鏡三維數(shù)據(jù)重建獲得。由于激光掃描共聚焦顯微鏡、原子力顯微鏡掃描獲得顯微三維場景需要一定的時間，而體式顯微鏡三維數(shù)據(jù)重建也需要額外時間，因此，采用上述三種方法獲得三維數(shù)據(jù)會導(dǎo)致系統(tǒng)在視覺反饋環(huán)節(jié)的延遲。通過光場顯微鏡、雙目相機或深度相機獲取局部場景三維數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)實時視覺反饋。

本發(fā)明另一個具體實施例中，一種增強現(xiàn)實操作方法，所述第一器械與所述伺服控制器械類型一致、外形一致、形變方式一致，尺寸與所述伺服控制器械在所述空間懸浮影像中的一致。

設(shè)計用于操作者手持的器械，其類型與伺服控制器械一致，外形及形變方式與伺服控制器械一致，尺寸與伺服控制器械在裸眼空間懸浮顯示中的圖像尺寸一致，即為伺服控制器械實際尺寸與裸眼空間懸浮顯示圖像對局部場景放大倍率的乘積。該器械應(yīng)設(shè)計為易于被操作者手動控制。操作者通過手動控制該器械實現(xiàn)對應(yīng)局部場景下伺服控制器械的對應(yīng)操作。

本發(fā)明另一個具體實施例中，一種增強現(xiàn)實操作方法，所述S22還包括：采集對于所述空間懸浮影像的第一器械形變信息，通過關(guān)鍵點的空間位置變化確定第一器械的形變參量；通過器械中心位置的定位確定第一器械的位移及旋轉(zhuǎn)參量。

如圖3和圖4，顯示了整個定位方法的坐標(biāo)變換關(guān)系。該器械控制通過光學(xué)定位方式實現(xiàn)。一般地，我們利用器械上的光學(xué)標(biāo)志物跟蹤器械位置，返回器械標(biāo)志物的局部坐標(biāo)系相對于視覺跟蹤器坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣在測量之前，我們標(biāo)定了相機坐標(biāo)系到三維顯示坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣因此，器械到懸浮顯示圖像坐標(biāo)的關(guān)系得以確定。根據(jù)下列公式，

另一方面，顯微操作空間到懸浮三維影像空間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系可以預(yù)先標(biāo)定，最終，我們可以將器械操作中相應(yīng)關(guān)鍵點的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到顯微操作坐標(biāo)系下。公式為，

通過定位系統(tǒng)可以得到器械操作中關(guān)鍵點的空間位置變化關(guān)系，轉(zhuǎn)化到顯微空間下，可以得到伺服控制器械對前端微器械的相應(yīng)操作軌跡。

在一個實例中，我們利用微型鉗子進(jìn)行顯微操作。如圖3、圖4所示，微型鉗子可以實現(xiàn)整體的平移旋轉(zhuǎn)運動變換，鉗子兩部分可以在點Tip0處(Tip0點是為了計算設(shè)置的點，并沒有貼標(biāo)記)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對物體的夾持。我們通過三個光學(xué)標(biāo)記物(圖中空心處)標(biāo)定鉗子的運動。鉗子的運動可以劃分成兩個過程，一個是整體的平移和旋轉(zhuǎn)，另一個是鉗子前端的夾持和擴張。上圖表示鉗子移動和擴大過程夾角擴大的坐標(biāo)表示方法。整體的運動可以通過點Marker的空間變化獲得，計算公式如下：

鉗子前端的夾持和擴張可以用點Tip1相對與點Tip0的三維坐標(biāo)變換關(guān)系表示，其中Tip0為鉗子前端的旋轉(zhuǎn)軸。計算公式如下：

其中，通過定位系統(tǒng)測量得到，由于Marker和Tip0兩點相對位置固定，其變換矩陣也是固定的。

計算局部場景中伺服控制器械的對應(yīng)移動與形變參量，并實現(xiàn)相應(yīng)操作。根據(jù)在S2步驟中得到的的第一器械整體的空間平移與旋轉(zhuǎn)及器械形變參量，平移與旋轉(zhuǎn)參量從空間懸浮顯示的坐標(biāo)系變換到局部場景坐標(biāo)系；器械形變參量不變。根據(jù)計算得到的移動及形變參量，令伺服器械完成相應(yīng)的操作。

本發(fā)明另一個具體實施例中，一種增強現(xiàn)實操作方法，所述步驟3后還包括：通過比較所述第一器械與空間懸浮影像中的伺服控制器械圖像重合度進(jìn)行伺服控制器械操作的完成度的判斷。

在整個過程中，當(dāng)?shù)谝黄餍党霈F(xiàn)位移及形變，伺服控制器械根據(jù)空間定位的結(jié)果實現(xiàn)自動反饋，觀察者可以通過觀察第一器械和懸浮顯示局部場景中的伺服控制器械圖像重合程度判斷伺服控制的完成程度。

如圖5，本發(fā)明一個具體實施例中，示出一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)整體框架圖。同時，圖2中示出本發(fā)明一個具體實施例中一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖?？偟膩碚f，該系統(tǒng)包括：局部場景采集模塊A1、空間懸浮顯示裝置A2、伺服控制機器人A3、第一器械操作及定位模塊A4和局部場景伺服控制模塊A5。

所述局部場景采集模塊A1分別與所述空間懸浮顯示裝置A2和所述第一器械操作及定位模塊A4相連，用于采集待放大局部場景信息，分別將所述待放大局部場景信息發(fā)送給所述空間懸浮顯示裝置A2和所述第一器械操作及定位模塊A4。

所述空間懸浮顯示裝置A2與所述局部場景采集模塊A1相連，用于接收所述局部場景采集模塊A1發(fā)送來的待放大局部場景信息，將所述待放大局部場景信息以空間懸浮方式進(jìn)行實時顯示，獲得所述待放大局部場景的空間懸浮影像。

所述第一器械操作及定位模塊A3分別與所述局部場景采集模塊A1和所述局部場景伺服控制模塊A5相連，用于采集對于所述空間懸浮影像的器械空間位置變化信息和器械形變信息，將所述第一器械的空間位置變化信息和器械形變信息與所述空間懸浮影像信息進(jìn)行匹配，獲得匹配結(jié)果信息，將所述匹配信息發(fā)送給所述局部場景伺服控制模塊A5。

所述第一器械操作及定位模塊A3其輸入端與局部場景采集模塊A1相連，獲取空間懸浮圖像在世界坐標(biāo)系下的具體位置。其輸出端與局部場景伺服控制操作模塊A5相連，輸出第一器械的移動及形變參量。

所述局部場景伺服控制模塊A5分別與所述第一器械操作及定位模塊A4和所述伺服控制機器人A3相連，用于基于所述經(jīng)過匹配的所述器械操作形變影像與所述空間懸浮影像，將控制指令發(fā)送給所述伺服控制機器人A3。

所述伺服控制機器人A3，與所述局部場景伺服控制模塊A5相連，用于接收所述局部場景伺服控制模塊A5發(fā)送來的控制指令，執(zhí)行對于待放大局部場景的伺服控制器械的操作。

本發(fā)明另一個具體實施例中，一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)，所述第一器械操作及定位模塊A4包括：第一器械，用于對于所述空間懸浮影像進(jìn)行操作；定位模塊，用于第一器械的空間定位，定位模塊同時對第一器械的空間位移和機械形變進(jìn)行定位。

本發(fā)明另一個具體實施例中，一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)，所述伺服控制機器人A3還包括：系統(tǒng)控制主機、機械手和微操作器。

本發(fā)明另一個具體實施例中，一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)，如圖6所示，所述空間懸浮顯示裝置包括：裸眼立體顯示器B1、凹面反射鏡B2，所述凹面反射鏡B2光軸的旁側(cè)朝向所述裸眼立體顯示器B1；所述凹面反射鏡B2的中心位置與所述裸眼立體顯示器B1的中心位置大于凹面反射鏡B2的焦距；用于接收所述裸眼立體顯示器B1發(fā)射來的光線，將所述光線反射并生成待放大局部場景的空間懸浮影像。將裸眼立體顯示器B1放置于凹面反射鏡B2光軸的旁側(cè)，并且其中心位置與凹面反射鏡B2中心位置的距離大于凹面反射鏡B2焦距。通過光學(xué)計算或光學(xué)仿真使得顯示器與最終顯示的圖像分別至于凹面反射鏡B2光軸的兩側(cè)，顯示圖像的大小和具體位置可以通過計算和仿真獲得并控制。

本發(fā)明另一個具體實施例中，一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)，如圖7所示，所述光學(xué)投影設(shè)備包括：裸眼立體顯示器C1、凹面反射鏡C2、半透半反鏡C3和反射鏡C4；所述半透半反鏡C3用于接收并反射所述裸眼立體顯示器C1發(fā)射來的光線，接收所述凹面反射鏡C2反射來的光線并傳遞給所述反射鏡C4；所述凹面反射鏡C2用于接收所述半透半反鏡C3反射來的光線并反射給所述半透半反鏡C3；所述反射鏡C4用于接收并反射所述凹面反射鏡C2反射并經(jīng)半透半反鏡C3傳遞來的光線，生成待放大局部場景的空間懸浮影像。光學(xué)投影設(shè)備用凹面反射鏡C2、半透半反鏡C3和反射鏡C4結(jié)合實現(xiàn)。裸眼立體顯示器C1光線先經(jīng)過半透半反鏡C3，從凹面反射鏡C2光軸方向反射到凹面反射鏡C2上，然后光線經(jīng)過凹面反射鏡C2匯聚到其上方，并穿過半透半反鏡C3。通過該光學(xué)關(guān)系將裸眼立體顯示器C1顯示圖像投影到凹面鏡上方位置，其觀察的中心方向豎直向下。由于觀察者一般情況下都是從斜下方觀察，通過增加一塊反射鏡的方式來改變投影圖像的觀察方向。利用該方法，最終呈現(xiàn)三維圖像的大小和空間位置首先取決于光學(xué)投影設(shè)備、半透半反鏡C3、凹面反射鏡C2的相對位置，其次三維圖像的觀察方向和空間位置也被反射鏡C4的空間位置與傾角改變。該空間顯示裝置能夠?qū)⒙阊哿Ⅲw圖像以一定縮放比例投射到空間中的給定位置。此時，被投影的三維圖像完全懸浮于空中，這種投影方式不需要投影屏或其他介質(zhì)進(jìn)行承接。但是在光學(xué)系統(tǒng)重新成像的過程中會額外引入凹面鏡成像的畸變。為保證立體懸浮圖像的空間成像精度，需要在裸眼三維圖像渲染前加入預(yù)畸變過程。

本發(fā)明另一個具體實施例中，一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)，如圖8所示，所述光學(xué)投影設(shè)備包括：多個裸眼立體顯示器D1、多個凹面反射鏡D2和半透半反鏡D3，所述半透半反鏡D3用于將所述多個裸眼立體顯示器D1發(fā)射來的光線反射到所述多個凹面反射鏡D2上；所述多個凹面反射鏡D2用于接收所述光線，將所述光線經(jīng)所述半透半反鏡D3，生成待放大局部場景的空間懸浮影像。在本發(fā)明的一個實施例中，光學(xué)投影設(shè)備利用多個凹面反射鏡D2與裸眼立體顯示器D1組實現(xiàn)空間中顯示視角的拼接。經(jīng)過光學(xué)計算或仿真給定每組凹面反射鏡D2與裸眼立體顯示器D1具體位置，使得所顯示的空間圖像匯聚于空間上的特定位置，并調(diào)控每組的顯示區(qū)域大小。此時，需要利用光學(xué)隔板對裸眼立體顯示器D1的顯示視角進(jìn)行限制。通過視角拼接在不影響圖像顯示質(zhì)量和大小的同時增加了觀察者的可觀察范圍，利用這種方法能夠突破三維顯示器的硬件限制，實現(xiàn)接近180度的顯示視角。本發(fā)明另一個具體實施例中，一種增強現(xiàn)實顯微操作系統(tǒng)，所述空間懸浮顯示裝置能夠為：立體全像技術(shù)顯示器、光場技術(shù)顯示器或全息技術(shù)顯示器。

根據(jù)上述實例的增強現(xiàn)實操作方法和系統(tǒng)，突破了現(xiàn)有的顯微操作系統(tǒng)中視覺反饋不充分的問題。同時，通過空間懸浮圖像構(gòu)建增強現(xiàn)實操作場景，不再依賴于傳統(tǒng)視覺反饋顯微操作系統(tǒng)中通過輸入?yún)?shù)或操縱桿控制視覺伺服器械模塊的操作方式，具有操作快速、準(zhǔn)確、直觀的特點。

最后，本申請的方法僅為較佳的實施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。