本發(fā)明涉及混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，一種環(huán)境無縫增強(qiáng)多模式mr系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)今社會(huì)，科學(xué)技術(shù)的日新月異發(fā)展，給人類帶來豐富的物質(zhì)享受的同時(shí)，也給人類帶來多彩的精神享受，視聽產(chǎn)品就是其中發(fā)展最快的高科技產(chǎn)品之一。從傳統(tǒng)的電源放映到黑白電視機(jī)、彩色電視機(jī)、平板電視、投影等。從操作使用層面看，經(jīng)歷了從復(fù)雜到簡單；從產(chǎn)品體積上看，經(jīng)歷了大體積到便攜式的演化；從圖像畫質(zhì)上看，經(jīng)歷了黑白到彩色，從模糊到高清的演化；從視覺感受上，經(jīng)歷了從平面到立體的演化?，F(xiàn)在，視聽產(chǎn)品的圖像效果已經(jīng)從立體演化到虛擬現(xiàn)實(shí)場景這樣的高品質(zhì)視聽效果了。雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)到現(xiàn)在已經(jīng)成為當(dāng)下最熱門的視聽技術(shù)，但從虛擬現(xiàn)實(shí)的誕生之日起，就存在著其固有的缺陷。

其缺陷最主要的表現(xiàn)為：1.虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬場景是有電腦拍攝實(shí)際場景，經(jīng)處理后加上有針對性的圖像修改和疊加，達(dá)到與現(xiàn)實(shí)場景融合，修飾與裝扮的目的。所以，傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)場景的環(huán)境經(jīng)電腦圖像處理后就顯得不是很真實(shí)，即便是3d的圖像顯示方式。2.由于要進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的視屏圖像處理，即便是采用很高性能的處理器，其處理的速度也是有限的，這樣一來，環(huán)境圖像就會(huì)產(chǎn)生滯后，實(shí)時(shí)性不好，給使用者帶來不好的感受。3.由于傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的場景是電腦根據(jù)實(shí)際環(huán)境虛擬出來的，與實(shí)際人眼看到的環(huán)境圖像的視覺距離存在差異，造成虛擬現(xiàn)實(shí)場景的不真實(shí)感。4.由于傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在使用時(shí)人眼不直接觀察環(huán)境，并且因視角和圖像處理速度等都存在問題，所以在需要虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中經(jīng)行游戲時(shí)，會(huì)產(chǎn)生安全問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)境無縫增強(qiáng)多模式mr系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種環(huán)境無縫增強(qiáng)多模式mr系統(tǒng)，它包括一系統(tǒng)處理器和兩套相互獨(dú)立的人眼仿真觀察器；

每套所述人眼仿真觀察器均包括一在系統(tǒng)處理器的控制下對虛擬顯示內(nèi)容進(jìn)行圖像顯示并將顯示圖像的光線通過一成像透鏡組投射到虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組上的高分辨率顯示器以及一用于控制環(huán)境事物反射的光線能否投射到虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組上的眼鏡蓋；在所述眼鏡蓋處于開啟的狀態(tài)下，所述虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組將接收到的虛擬顯示內(nèi)容的圖像光線與接收到的環(huán)境事物反射的光線進(jìn)行疊加后供人眼進(jìn)行觀察；所述高分辨率顯示器、成像透鏡組和虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組沿同一軸線順序分布。

優(yōu)選地，每套所述人眼仿真觀察器還均包括一光偏振器和一與系統(tǒng)處理器相連并受控于系統(tǒng)處理器的人眼仿真攝像頭，所述光偏振器根據(jù)環(huán)境事物發(fā)出的光線將環(huán)境事物成像到人眼仿真攝像頭上，所述人眼仿真攝像頭將環(huán)境事物的模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后經(jīng)由系統(tǒng)處理器傳輸至對應(yīng)的高分辨率顯示器上。

優(yōu)選地，每套所述人眼仿真觀察器還均包括一與系統(tǒng)處理器相連以在系統(tǒng)處理器的控制下向環(huán)境事物發(fā)射紅外光線的主動(dòng)紅外照明。

優(yōu)選地，它還包括一與系統(tǒng)處理器相連的電源管理器、一與系統(tǒng)處理器相連以與系統(tǒng)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、一與系統(tǒng)處理器相連以用于向系統(tǒng)處理器輸入外部操作指令的控制界面模塊以及一與系統(tǒng)處理器相連以對系統(tǒng)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入/輸出的數(shù)據(jù)傳輸模塊。

由于采用了上述方案，本發(fā)明針對傳統(tǒng)vr產(chǎn)品的缺陷，完美的解決傳統(tǒng)vr存在的問題，應(yīng)用與人眼完全相同的視角且完全同步的環(huán)境圖像拍攝，在虛擬圖像中不處理現(xiàn)實(shí)場景圖像，參考真實(shí)環(huán)境場景處理虛擬事物圖像，直接用光學(xué)疊加的方式完成虛擬現(xiàn)實(shí)效果，這樣不但完美解決傳統(tǒng)vr存在的問題，還使設(shè)備的數(shù)據(jù)處理壓力得到很大的減輕；同時(shí)其還具有環(huán)境圖像無縫增強(qiáng)功能，在實(shí)際戶外應(yīng)用中，可以在環(huán)境比較暗時(shí)自動(dòng)將環(huán)境圖像亮度增強(qiáng)，極大提高人眼對環(huán)境亮度范圍變化的適應(yīng)能力，多模式技術(shù)能帶給人們除虛擬現(xiàn)實(shí)享受以外的各種功能，包括夜間戶外活動(dòng)，晝夜攝影等。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的圖像增強(qiáng)光學(xué)原理示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)控制原理圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

如圖1至圖3所示，本實(shí)施例提供的一種環(huán)境無縫增強(qiáng)多模式mr系統(tǒng)，它包括一系統(tǒng)處理器13和兩套相互獨(dú)立的人眼仿真觀察器；其中，每套人眼仿真觀察器均包括一在系統(tǒng)處理器13的控制下對虛擬顯示內(nèi)容1進(jìn)行圖像顯示并將顯示圖像的光線通過一成像透鏡組3投射到虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組5上的高分辨率顯示器2以及一用于控制環(huán)境事物6反射的光線能否投射到虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組5上的眼鏡蓋16；在眼鏡蓋16處于開啟的狀態(tài)下，虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組5將接收到的虛擬顯示內(nèi)容1的圖像光線與接收到的環(huán)境事物6反射的光線進(jìn)行疊加后供人眼4進(jìn)行觀察；高分辨率顯示器2、成像透鏡組3和虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組5沿同一軸線順序分布。以此，預(yù)設(shè)的虛擬顯示內(nèi)容1可通過高分辨率顯示器2顯示出來，顯示圖像的光線在通過成像透鏡組3后變成適合于人眼4觀察的圖像光線，再經(jīng)過虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組5后傳遞給人眼4，使人眼4能夠觀察到虛擬顯示內(nèi)容1；由于虛擬顯示內(nèi)容1的光線是經(jīng)過了成像透鏡組3和虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組5的各種光學(xué)處理和彎折的，而人眼4不能判斷哪些光線是經(jīng)過處理的、哪些光線沒有經(jīng)過處理，所以人眼4實(shí)際觀察到的虛擬顯示內(nèi)容1會(huì)變成虛擬事物7；此時(shí)，環(huán)境事物6發(fā)出的光線通過虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組6傳到人眼4進(jìn)行成像，使人眼4能夠觀察到正常的環(huán)境事物6，這時(shí)人眼4就可以觀察到環(huán)境事物6里面的虛擬疊加了一個(gè)虛擬事物7，從而實(shí)現(xiàn)真實(shí)環(huán)境的虛擬效果；在此過程中，利用系統(tǒng)處理器13對眼鏡蓋16的啟閉控制，可在眼鏡蓋16開啟的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場虛擬現(xiàn)實(shí)效果，在眼鏡蓋16關(guān)閉的狀態(tài)下則可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的vr效果。

為保證在環(huán)境亮度不足以使人眼4能夠正常觀察環(huán)境事物6時(shí)，仍然能夠現(xiàn)場虛擬現(xiàn)實(shí)效果，本實(shí)施例的每套人眼仿真觀察器還均包括一光偏振器10和一與系統(tǒng)處理器13相連并受控于系統(tǒng)處理器13的人眼仿真攝像頭8，光偏振器10根據(jù)環(huán)境事物6發(fā)出的光線將環(huán)境事物6成像到人眼仿真攝像頭8上，而后人眼仿真攝像頭8將環(huán)境事物6的模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后經(jīng)由系統(tǒng)處理器13傳輸至對應(yīng)的高分辨率顯示器2上。由此，在環(huán)境亮度不足以使人眼4能夠正常觀察環(huán)境事物6時(shí)，環(huán)境事物6發(fā)出的光線經(jīng)光偏振器10后會(huì)成像到人眼仿真攝像頭6，人眼仿真攝像頭8將環(huán)境事物6所成像的模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后傳輸給系統(tǒng)處理器13進(jìn)行處理(如亮度放大處理)，并最終通過高分辨率顯示器2進(jìn)行顯示，再經(jīng)過成像透鏡組3的處理后變成適合人眼4觀察的光學(xué)圖像，并最終經(jīng)過虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組5送入人眼4，從而達(dá)到環(huán)境圖像增強(qiáng)的效果，把本來人眼4不能看見的環(huán)境圖像變成可以看見的環(huán)境圖像。

為保證環(huán)境亮度很低時(shí)，依然能夠完成對環(huán)境圖像增強(qiáng)的處理效果，每套人眼仿真觀察器還均包括一與系統(tǒng)處理器13相連以在系統(tǒng)處理器13的控制下向環(huán)境事物6發(fā)射紅外光線的主動(dòng)紅外照明9，以達(dá)到增強(qiáng)環(huán)境亮度的目的。

為豐富整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)用功能，本實(shí)施的系統(tǒng)還包括分別與系統(tǒng)處理器13相連并受控于系統(tǒng)處理器13的電源管理器14、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器12、數(shù)據(jù)傳輸模塊11和控制界面模塊15(其可采用諸如觸控屏等電子顯示元器件)；其中，通過電源管理器14對電池等電源的控制可為系統(tǒng)的用電部件進(jìn)行供電；控制界面模塊15則可將用戶操作指令變成指令代碼傳輸給系統(tǒng)處理器13，以便通過系統(tǒng)處理器13的控制使系統(tǒng)能夠完成用戶需要的各種功能和動(dòng)作；利用數(shù)據(jù)傳輸模塊11使系統(tǒng)能夠與其他外部系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)(如指令、信息、圖像等等)傳遞和交換，其可根據(jù)具體情況采用有線傳輸?shù)墓δ苣K或者無線傳輸?shù)墓δ苣K；以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器12作為系統(tǒng)的記憶單元，通過其與系統(tǒng)處理器13進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

基于此，本實(shí)施例的人眼仿真攝像頭8、高分辨率顯示器2、成像透鏡組3以及虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組5都是兩套完全獨(dú)立且完全一致的組件，而兩套系統(tǒng)的擺放位置可參照人眼4的光學(xué)特性以及結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行設(shè)置；再者，人眼仿真攝像頭8的光學(xué)特性與高分辨率顯示器2、成像透鏡組3、虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)疊加模組5組成的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性相匹配，可使通過圖像增強(qiáng)后的環(huán)境更真實(shí)，更能適合人眼的觀察特性，達(dá)到更加完美的增強(qiáng)觀察效果。同時(shí)，光偏振器10的設(shè)置，可防止在無光的環(huán)境下開啟紅外主動(dòng)照明9時(shí),對小范圍內(nèi)的多套使用中的器件造成相互干擾，使每套組件只有自己發(fā)出的照明光源或者技術(shù)參數(shù)基本一致的照明光源才能有效，而其它的雜散干擾則被去除，從而保證了系統(tǒng)中各組件能夠相對正常的工作。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。