[发明专利]基于红外夜视功能的增强现实智能头盔研制

摘要

研制一款智能头盔，配有便携式智能眼镜和红外夜视仪，具备GPS定位、陀螺仪测姿功能，可用于显示在夜间人眼观察到的物体的温度、位置信息，实现人眼所见的现实物体的热度信息展示。随着佩戴人的位置、视野的移动，实时加载显示相应地物的热度信息内容。除用半透明伪彩色图像进行展示外，并提供相应的温度值、方位信息。

主权项

基于红外夜视功能的增强现实智能头盔研制，其特征包括：1.将夜视仪功能和头盔显示器组合起来的方法：(1)光学图像组合，将头盔上安装的显示器装置的输出同像增强管的输出在同一个中介像面上进行光学组合，关键技术在于显示器装置的亮度与像增强管的亮度匹配问题；(2)电子图像组合，增强的夜视图像是由一个头盔上安装的小型夜视摄像机提供的，该装置的输出是视频信号，输入到显示器驱动电子组件上并与符号进行电子组合，之后以常规方式显示到头盔上安装的显示器装置上，这种方法可以使显示器装置的性能最大化，同时减小了头盔重量及体积。2.增强现实系统结构：主要由场景采集系统、跟踪注册系统、虚拟场景发生器、虚实合成系统、显示系统和人机交互界面等多个子系统构成，其中，场景采集系统负责获取真实环境中的信息，如外界环境图像或视频；跟踪注册系统用于跟踪观察用户的头部方位和视线方向等；虚拟图形绘制系统负责生成要加入的虚拟图形对象；虚实合成系统是指虚拟场景与真实场景对准的定位设备和算法。3.增强现实系统的关键技术：①显示技术，主要指透视式头盔显示器(HMD)，基本环节包括虚拟信息显示通道、真实环境显示通道、图像融合及显示通道；②注册跟踪技术，主要方法有基于硬件跟踪器的跟踪和基于视觉的跟踪建立虚拟空间坐标系与真实空间坐标系的转换关系，使得原拟物体能够合并到真实世界的正确位置上，同时系统要实时的根据观察者的视场重建坐标系的关系；③虚实融合技术，主要包括虚实环境的注册、虚拟物体和真实物体的遮挡处理、阴影和光照一致性和自然的交互：④用户交互技术，实现用户与真实环境中虚拟物体自然直观的三维交互，设计系统针对增强现实系统的交互工具，并能够跟踪定位到交互工具的位置信息，执行用户对空间物体实施的指令。