一、头盔显示器及其关键技术（论文文献综述）
林旗清[1]（2020）在《基于平板波导的光学显示系统研究》文中研究指明头盔显示器是一种将微显示器显示的虚拟信息投射到人眼供用户观察的目视光学系统,随着近年来信息技术的快速发展,头盔显示器在日常生活中以及军事上的应用日益广泛,其在各个社会应用领域中都发挥着重要作用,因此对头盔显示技术的研究意义重大。但是目前头盔显示器普遍存在体积大、重量大的问题,这已经成为制约头盔显示器发展的重要因素。为了满足头盔显示器小体积、轻重量、大出瞳的发展要求,本文基于平板光波导仿真设计了微反射镜阵列结构和表面微结构波导显示光学系统,系统波导厚度仅为3mm,并能实现系统一维扩展出瞳。针对出瞳扩展问题本文进一步提出并设计了光栅平板波导显示光学系统,采用光栅作为光耦合元件,解决了微结构平板波导的厚度与出瞳扩展间的矛盾。光栅平板波导系统利用附着于平板波导表面的三块光栅可以实现系统出瞳的二维扩展,且波导厚度也仅为3mm,减小了显示系统的重量和体积。本文仿真了红、绿、蓝三色光的单波长光栅平板波导显示光学系统,实现了二维出瞳扩展,系统的出瞳大小扩展为入瞳的两倍,且成像效果清晰。最后为了实现多色出光,利用双色光源对光栅波导显示系光学统进行了研究,对光栅波导多色出光的可行性进行了验证。本文基于平板光波导设计的波导显示系统有助于头盔显示系统向轻型化、小型化、大出瞳的方向发展。
徐文静,王铁虎[2]（2020）在《基于头盔显示的装甲透视外军发展》文中研究指明随着未来战争向网络信息化、联合一体化趋势演进,针对探索装甲装备智能感知与操控的途径和方法,介绍了头盔显示系统的概念与组成,描述了其在军事领域的发展历程、技术路线,重点梳理了近年来外军基于头盔显示实现装甲透视的研究成果,深入分析其技术特征,探讨未来实战运用中需攻克的难点及未来集成应用前景。
张昊鹏[3]（2020）在《面向移动端增强装配引导系统的人机交互与目标感知技术研究》文中进行了进一步梳理增强装配引导系统是利用增强现实技术将虚拟装配信息叠加至真实装配场景中,引导用户进行产品装配,实现装配过程的可视化、信息化、智能化,以提高装配效率和装配质量。《中国制造2025》中将增强现实技术视为智能制造核心信息设备领域中的关键技术,但在实际应用时该技术还存在人机交互过于频繁、虚实融合效果不够理想等问题。论文针对增强装配引导系统中人机交互方法不够便捷及真实零部件位姿变化影响注册效果的问题,重点研究拾取感知人机交互技术与目标零部件感知技术,并基于研究成果开发移动应用系统,相关工作从以下几个方面展开:（1）根据装配车间对于增强装配引导系统的迫切需求,构建了移动增强装配引导系统体系架构,建立了移动增强装配引导系统的运行模式,分析了移动增强装配引导系统相较于传统装配引导方式的优势,给出了移动增强装配引导系统中的拾取感知人机交互技术和目标零部件感知技术。（2）设计了一种基于卷积神经网络的拾取感知人机交互方法,采用HSV肤色模型获取图像中的重要区域,准确选择图像数据关键特征,并构建轻量化卷积神经网络模型,以较少的计算量实现拾取感知,进而推送相关装配引导信息。通过实验证明了所提人机交互方法在增强装配引导系统中使用的可行性与便捷性。（3）提出了一种基于图像匹配的目标零部件感知方法,采用图像边缘倾角对距离图像的像素值进行加权,提高图像匹配度计算的准确性,结合差分进化策略与禁忌搜索策略对遗传算法进行改进,提高方法的准确性与搜索效率。实验结果表明,所提方法能够在不借助标识物与特征点的前提下实现目标零部件感知,具有良好的准确性和对杂乱环境的鲁棒性。（4）在上述理论研究的基础上,开发了移动增强装配引导原型系统,并通过航天某装配车间中的某舱段装配任务,验证了移动增强装配引导原型系统的主要功能。
徐越[4]（2019）在《沉浸式虚拟现实头盔显示器光学系统的研究》文中提出虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真,能使用户沉浸到虚拟世界的环境中。头盔显示器（Head Mounted Display,HMD）是实现虚拟现实显示技术的重要设备,头盔显示器把计算机输出的数字图像成像到人眼,使人眼观察到立体的场景,并覆盖人眼的大部分视场,模拟一种真实的场景。通过虚拟现实技术,可以将特定场景进行模拟仿真,对医学、航天、娱乐、建筑等都有重要的帮助作用。沉浸式虚拟现实头盔显示技术可以使人们在感受模拟场景的同时具有强烈的沉浸感,使人身临其境。沉浸感是评判沉浸式虚拟现实头盔显示器的重要标准,为了达到高沉浸感,必须在保证像质的前提下使头盔显示器的光学系统具有较大的视场角。本文针对大视场沉浸式头盔显示器的光学特性,对大视场沉浸式头盔显示器的参数指标进行分析。选择分辨率为2436×1125,像元尺寸为61.33μm的液晶屏（IPHONEX屏幕）与分辨率为2688×1242,像元尺寸为61.84μm的液晶屏（IPHONEXS MAX屏幕）作为虚拟现实头盔显示器的显示屏,分别设计视场角为90°的两片式和视场角为100°的三片式光学镜头。在设计过程中通过加入多个非球面,在保证各个视场角下光学系统的像质的同时,系统具有较低的畸变,透镜数量也减少。同时为了减轻系统的重量,本文设计的光学系统采用低密度的APEL、480R与IKP-4HT等树脂材料。针对近视与远视人群使用沉浸式头盔时存在的不适感,对头盔显示器的屈光度调节进行分析,提出两种HMD光学系统的屈光度矫正方案。对设计完成的镜头进行公差分析和光学加工,最后对装配完成的光学系统进行成像实验。本文设计的HMD光学系统在保证大视场的前提下,使中心与边缘视场同时具有较高的成像质量。相对于目前市场上常用的单片式结构,两片或者三片式结构能更好地校正各类像差,得到更大的视场角;而相对于镜头数量更多的结构,两片或者三片式结构具有更紧凑的结构,更轻的重量,更低的制造成本,可应用于新一代虚拟现实设备的头盔显示系统。
安喆[5]（2019）在《光学透射式平视显示系统关键技术研究》文中研究说明增强现实技术旨将计算机产生的虚拟图像,实时地叠加到真实环境中,使人眼观察到虚实融合的场景,从而实现对真实环境信息的增强。光学透射式平视显示系统将虚拟图像直接投射到人眼视线前方,能够保证清晰的视点与背景,是目前增强现实中主要的实现形式之一,其关键技术的发展备受关注。目前,在光学透射式平视显示系统的关键技术中,仍然存在系统标定精度不够高、三维跟踪注册精度较低或不稳定等问题,且场景信息的提取对相机姿态求解的结果也有所影响。本文围绕上述几个技术难点,研究光学透射式平视显示系统中的系统标定、场景信息提取、三维跟踪注册等关键技术,解决目前存在的问题。本文的主要贡献如下:1、针对光学透射式平视显示系统中的标定问题,提出一种结合光学显示图像畸变与相机成像畸变校正的标定方法。首先通过分析系统中各组成部分之间的关系,定义不同的坐标系。由于在标定时相机与光学显示系统会带来一定程度上的虚拟图像畸变,因此在建立系统的标定模型时,将相机与光学显示部分的畸变考虑进去,并进行校正。利用非线性回归估计方法对模型求解,计算出系统标定参数,提高了光学透射式平视显示系统的标定精度。2、提出一种基于特征点云匹配的三维跟踪注册方法。算法将相机的姿态估计问题转化为点云的匹配问题,将获取的二维图像信息转换为三维点云,在点云间直接建立相机的姿态估计模型,得到姿态变换矩阵。这样不仅提高了算法的计算速度,也保证了三维跟踪注册算法的精度。3、传感器在获取图像时,若特征点无法被有效地保留,导致特征数量较少,则直接影响三维跟踪注册的结果。为了解决这一问题,采用语义分割的方式获取场景中的内容,语义分割能够使三维跟踪注册更加稳定,提高三维跟踪注册的精度。因此,设计一种基于改进的单发多框检测器深度卷积神经网络,无需事先提取特征,而是采用学习的方法对网络进行训练。网络前端采用VGG-16网络对图像特征图进行上采样,然后逐层恢复特征图的大小,在得到场景中目标分类结果的同时,获取不同目标的像素分类结果,即场景的语义内容信息。4、为了使三维跟踪算法能够适应具有一定结构复杂度的场景,结合场景的语义分割结果,提出一种基于多目标约束的三维跟踪注册算法。算法利用所提取的不同目标的像素分类结果,将目标的二维图像转换为三维语义目标点云,并根据语义点云间的多目标约束,建立姿态估计模型,得到注册矩阵。在一般场景下,为了使三维跟踪算法更加稳定,提出一种基于灰度-几何约束的三维跟踪注册方法,融合图像帧之间的灰度信息与几何信息,将灰度约束与几何约束同时建模,在保证算法精度的同时提高了算法的稳定性。最后,搭建了应用于辅助驾驶的光学透射式平视显示原型系统。通过分析驾驶环境,设计光学显示系统,结合所提算法,实现对道路信息的增强。实验验证了系统的实时性、稳定性以及安全性,从而提高了驾驶安全。
徐越,范君柳,孙文卿,吴泉英[6]（2019）在《基于全息波导的增强现实头盔显示器研究进展》文中提出基于全息波导的增强现实（Augmented Reality-AR）头盔显示器由于其体积小、重量轻等特点,成为近年来增强现实领域的研究热点之一。本文介绍基于全息波导的增强现实技术的概念和技术原理,归纳和总结其关键技术及其国内外研究现状,包括基于纵向图像放大的全息波导技术、基于反射体全息光栅的全色显示技术、L型结构设计、通过三步曝光的体全息结构、一种彩色全息波导的色散矫正设计,以及加入双面体全息的光波导结构等。在此基础上探讨并指出全息波导设计方法的应用前景及未来发展趋势。
张嘉航[7]（2019）在《头盔显示器的光学性能检测方法及系统研究》文中指出头盔显示器（Helmet Mounted Display,HMD）是一种常用的军用设备,近年来已经开始向民用领域拓展。佩戴该设备后,人眼将直接观察其出射图像,所以其光学性能的缺陷将对使用者的健康和生命安全造成威胁,造成严重后果。目前对于头盔显示器的检测大多为工序检测,以及检测过程多为检测人员使用仪器目视检测,检测结果缺乏客观性。因此,有必要对头盔显示器的整机光学性能自动检测设备进行研究。本论文首先对头盔显示器的显示原理以及其结构进行了分析,然后根据相关标准制定了检测项目。对光轴平行度、相对像倾斜、视场以及畸变等光学参数的自动检测方法进行了分析,制定了设备的总体检测方案。对检测设备各个模块进行了设计,确定了各个器件的参数要求,并且完成了其设计和选型。为了实现光轴平行度、相对像倾斜和视场的自动检测,需要得到检测图像中的十字分划的姿态以及位置坐标。通过阈值分割提取了十字线的位置,使用hough变换拟合得到了直线解析式,从而完成了十字线姿态的检测。为了实现畸变的自动检测,需要提取中心十字的中心坐标以及其刻线长度,和各个边缘检测十字的中心坐标。使用与前述检测项目相同的方式获取了中心十字的坐标以及刻线长度,再通过灰度重心法定位了其余检测十字的中心坐标,完成了畸变的检测。最后在Visual Studio 2010平台下,完成了自动检测软件的编写,实现了检测和保存查询检测数据的功能。设备搭建完成后,进行了检测试验,使用调校完成的头盔显示器检测设备检测了一款智能眼镜型头盔显示器,并将检测结果与其他传统检测方法得到的结果进行了对比,表明设备检测功能准确可靠。
王蕴琦[8]（2018）在《沉浸式头戴显示光学系统关键技术研究》文中提出沉浸式头戴显示技术（Head Mounted Display,HMD）是虚拟现实显示技术（Virtual Reality,VR）的一个分支,是一种利用头戴显示光学系统将由计算机生成、图像源输出的数字化图像成像于使用者视野中,并以此来实现对特定环境进行重现的模拟仿真技术。沉浸式头戴显示技术具有大视场、低功耗、可穿戴、模块化、立体显示、自定义程度高等优点,自从出现以来就受到人们的广泛关注,逐渐成为了新一代显示技术的代表,在很多领域都有着广泛的应用,尤其是载人航天领域中的航天员地面模拟训练方面。在航天员地面模拟训练中使用沉浸式头戴显示设备（HMD设备）能够在有效的保证训练质量的前提下降低训练的成本和风险。普遍认为应用于航天员模拟训练的HMD设备需要具有较高的分辨率和较大的视场,同时还要满足此类可穿戴设备对于轻量化的要求。如何平衡系统的复杂程度和系统的性能成为了HMD设备研制过程中必须面临的主要问题。为了解决这一问题,研制得到一款能够较好应用于航天员模拟训练的高性能HMD设备,推动虚拟现实头戴显示技术的发展。本论文在“空间站内定向与人机交互虚拟训练技术研究（B1720132001）”国防基础科研计划的资金支持下,结合具体的应用条件在光学系统设计、性能评价、公差分析、性能检测方法等方面对沉浸式头戴显示光学系统关键技术进行了全面而深入的研究,主要研究内容及创新性工作如下:1.对虚拟现实技术和头戴显示设备的发展历程、主要用途和研究现状进行了概述,总结了其发展趋势以及其关键技术对其性能的影响。以大视场目视光学系统像差理论为出发点,从理论上分析论证了非球面、衍射光学面等多自由度光学元件的像差校正特性。与此同时,对沉浸式头戴显示设备的主要性能参数指标进行了详细的分析。2.对比分析了即有的几种典型的同轴透射式目镜结构,根据对比分析的结果,首先基于RKE广角目镜结构,以分辨率1920×1080的夏普显示屏为图像源,实现了1种高性能HMD光学系统设计方案;然后,在此基础上引入复杂程度不同的柔性像面对系统进行改进,以此实现了另外3种基于柔性显示屏幕的HMD光学系统设计方案。所得的4种方案中的光学系统均为4组8片的光学结构,单目对角视场都达到了120°,具有全视场MTF值高,色差低,畸变小的优点。最后,对4种设计方案进行了全面的对比分析,分析结果表明传统屏光学系统设计方案能够满足指标要求;与传统像面相比,柔性显示像面具有更好的简化系统、校正畸变和场曲的作用。4种光学系统的设计方案及对比分析结果为高性能HMD光学系统的实现和柔性显示屏在HMD光学系统的广泛应用提供了实例参考。3.推导了人眼光学模型屈光度和主点位置的表达式,分析比较了5种人眼模型的优点和缺点,首次建立了基于Escudero Sanz模型眼的“人眼—HMD目镜”使用效果分析模型,并利用模型重点分析了设计所得的传统屏HMD光学系统中人眼实际情况对其使用效果的影响,根据分析结果提出了在HMD设备中加入眼球追踪系统,并利用伺服控制系统适时调节像面,以消除人眼运动对HMD使用效果影响的设想。“人眼—HMD目镜”模型分析法为HMD光学系统实际使用效果提供了一种更为客观的分析评价方法。4.讨论了多数光学系统中的误差来源,尤其是高次非球面面形误差的来源,以此为切入点,对传统屏HMD光学系统进行了公差分析。先利用ZEMAX软件完成了对传统屏HMD光学系统中规则元件的公差分析,再利用ZEMAX联合MATLAB编程的分析方法完成了对传统屏HMD光学系统中高次非球面面形精度的分析。分析结果表明本文设计得到的传统屏HMD光学系统为中等精度光学系统,具有一定的工艺性,为该系统的生产加工奠定了基础。5.对HMD光学系统的性能检测方法进行了研究,从待测性能参数的基本定义出发,针对实验室现有条件,结合HMD光学系统的自身特性,提出了基于CCD图像捕捉的HMD光学系统性能参数测试方法,并利用该方法完成了对研制得到的HMD光学系统的性能测试。测试结果与名义值符合良好,即验证了测试方法的正确性,也表明研制得到的HMD设备性能优良。
王帅[9]（2018）在《双目头盔显示器系统集成设计》文中认为增强现实型头盔显示器作为目前迅速发展的一种头戴式图形显示与观察设备,在多个领域展示出巨大的应用价值和发展前景。双目化、多内容显示化和综合应用化等特点已经成为增强现实型头盔显示器的主流发展趋势。双目显示相对于单目显示而言,能够给用户提供更大的视场,更符合人眼的观察习惯,同时能够基于双目显示开发更多的视觉应用,使用户得到更好的视觉体验。此外,界面字符可视性也是评价头盔显示系统的重要性能指标。因此本课题研究了头盔显示器的三个关键技术:亮度和字符分辨率大小对头盔显示器界面字符可视性影响、双屏异显嵌入式系统底层驱动方案和双屏异显应用界面及信息管理软件平台。亮度和字符分辨率大小对头盔显示器界面字符可视性影响采用了主观实验研究的方法,研究表明界面字符可视性和字符分辨率大小以及头盔显示器亮度大小成正相关,和外界环境亮度大小呈负相关;字符分辨率越大,头盔显示器内外景亮度大小对字符可视性影响越小;考虑到AR应用中同时关于AR界面和环境信息的接收能力,暨在要确保良好的界面字符可视性同时保证良好的环境信息可视性,建议AR应用设计中,头盔显示器亮度大小应接近或者略大于外界环境亮度大小。这一结论为今后头盔显示信息界面设计提供参考。双屏异显嵌入式系统底层驱动方案设计采用Xilinx公司的ZedBoard开发板作为嵌入式开发平台,利用其ARM+FPGA的架构,在FPGA架构上搭建双路HDMI通道实现双屏异显的底层逻辑电路,在ARM架构上完成Linux的Framebuffer显示驱动和uartlite串口驱动修改和配置,并在ZedBoard开发板上实现Linux嵌入式操作系统移植和搭建,满足实现双像源双目头盔显示系统设计要求。在双像源双目头盔显示系统基础上设计了基于部分双目叠加后提供更宽视场的飞行员头盔显示信息界面方案,并利用手机Android自带的方向传感器模块作为数据发送端,经过手机的蓝牙模块发送数据,再由蓝牙模块接收端接收,并将数据通过uartlite串口驱动发送至QT应用程序,实现传感器串口数据到应用界面的传输,最终实现飞行员头盔显示器双屏异显应用界面及信息管理软件平台。
王垒[10]（2018）在《彩色波导显示研究》文中提出作为现代显示技术中的一种全新技术,头盔显示器的诞生之初多用于军事领域,随着技术的发展,其不断得到完善,现已在诸多领域得到广泛应用。相比传统的头盔显示技术,全息波导头盔显示技术更能顺应头戴系统轻型化、小型化的发展需求。目前,由于相关技术不成熟,彩色全息波导显示亮度低。为提高彩色全息波导显示系统的亮度,本文设计了三种彩色全息波导显示系统:基于倾斜角偏差型双侧体光栅的彩色全息波导显示系统、基于波长偏差型双侧体光栅的彩色全息波导显示系统以及基于单侧双层体光栅的彩色全息波导显示系统。本文首先分析了三种结构的基本原理,然后深入分析耦合光栅的结构参数对波导显示系统性能的影响,最后分析了三种结构波导显示系统的显示性能。本文首先优化了倾斜角偏差型的红、绿、蓝单色双侧体光栅结构,实现了红、绿、蓝单色双侧体光栅结构全息波导显示系统总的亮度耦合效率相对传统单侧体光栅结构的增量分别为16.1%、10.9%、6.1%。在此基础上设计了基于倾斜角偏差型双侧体光栅的彩色全息波导显示系统。仿真结果表明,该彩色系统不仅可提高亮度,而且杂散光和颜色串扰被有效抑制,色域与传统全息波导显示系统相同。最后,基于倾斜角偏差型双侧体光栅结构,提出了一种基于波长偏差型双侧体光栅的彩色全息波导显示系统,结果显示该结构性能与倾斜角偏差型相似。为进一步提高全息波导显示系统对光能的利用率,在双侧耦合体光栅结构的基础上,提出了基于单侧双层体全息光栅的彩色全息波导显示系统。该系统的出/入耦合器均采用双层体全息光栅结构,其中双层体光栅结构既可以是倾斜角偏差型,也可以是波长偏差型结构。仿真结果表明,该彩色系统可以在双侧体光栅结构的基础上进一步提升显示亮度,同时杂散光和颜色串扰亦得到有效抑制。
二、头盔显示器及其关键技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、头盔显示器及其关键技术（论文提纲范文）
（1）基于平板波导的光学显示系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 头盔显示器研究背景及意义 |
| 1.2 头盔显示器的组成 |
| 1.3 头盔显示器光学系统的国内外研究现状 |
| 1.4 头盔显示器的应用及分类 |
| 1.5 本文研究的主要内容和方法 |
| 第二章 头盔显示光学系统关键技术 |
| 2.1 头盔显示光学系统的设计指标及性能 |
| 2.1.1 出瞳直径 |
| 2.1.2 出瞳距离 |
| 2.1.3 视场 |
| 2.2 头盔显示光学系统的原理 |
| 2.2.1 折衍射混合技术 |
| 2.2.2 自由曲面技术 |
| 2.2.3 平板光波导技术 |
| 2.3 头盔显示系统的目镜准直系统设计 |
| 2.3.1 目镜系统设计步骤 |
| 2.3.2 目镜系统基本设计要求及工作原理 |
| 2.3.3 目镜系统参数及初始结构确定 |
| 2.3.4 目镜系统优化及像质评价 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 微反射镜阵列平板波导显示系统 |
| 3.1 微反射镜阵列平板波导显示系统概述 |
| 3.1.1 微反射镜阵列平板波导显示系统设计原理 |
| 3.1.2 微反射镜阵列平板波导显示系统光瞳扩展结构 |
| 3.2 微反射镜阵列平板波导显示系统的仿真分析 |
| 3.2.1 微反射镜阵列平板波导显示系统的结构及评价参数 |
| 3.2.2 仿真结果与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 表面微结构平板波导显示系统 |
| 4.1 表面微结构平板波导显示系统概述 |
| 4.1.1 表面微结构平板波导显示系统设计原理 |
| 4.1.2 表面微结构平板波导显示系统结构 |
| 4.2 表面微结构平板波导显示光学系统的仿真设计 |
| 4.2.1 梯形微结构平板波导显示光学系统的仿真设计 |
| 4.2.2 双层波导表面微结构显示光学系统设计与仿真分析 |
| 4.2.3 全微结构平板波导显示光学系统设计与仿真 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 光栅平板波导显示系统 |
| 5.1 出瞳扩展原理 |
| 5.2 光栅平板波导显示系统概述 |
| 5.3 光栅平板波导显示系统的设计及仿真 |
| 5.3.1 光栅平板波导显示系统扩展出瞳原理 |
| 5.3.2 单波长光源光栅波导显示光学系统仿真 |
| 5.3.3 双波长光源光栅波导显示系统仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本论文主要研究工作 |
| 6.2 进一步研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 项目来源 |
（2）基于头盔显示的装甲透视外军发展（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 头盔显示系统概述 |
| 1.1 头盔显示系统概念与分类 |
| 1.2 头盔显示系统在军事领域的发展沿革 |
| 2 军事领域陆用头盔显示系统的技术方法 |
| 2.1 陆用头盔显示系统的关键技术 |
| 2.2 国内陆用头盔显示系统的技术路线 |
| 2.2.1 车载视频观察系统 |
| 2.2.2 视频图像拼接系统 |
| 2.2.3 基于现场可编程门阵列（FPGA）的大视场图像实时拼接 |
| 2.2.4 光电分布式合成孔径系统（EODAS) |
| 3 外军基于头盔显示的装甲透视成果应用 |
| 3.1 装甲透视实现途径 |
| 3.2 外军研发成果 |
| 3.2.1 美国研发头盔式立体视觉系统 |
| 3.2.2 英国研发“战场视图360”系统 |
| 3.2.3 以色列研发“铁视”头盔瞄准系统 |
| 3.2.4 乌克兰研发“环绕观察”系统 |
| 3.2.5 挪威将智能穿戴设备Oculus Rift头盔引入军事领域 |
| 4 基于头盔显示的装甲透视功能分析与前景展望 |
| 4.1 功能特征分析 |
| 4.1.1 全方位精确态势感知 |
| 4.1.2 全天时全天候信息获取 |
| 4.1.3 与任务规划系统、战斗管理系统集成 |
| 4.1.4 模块化设计满足自定义及功能扩展 |
| 4.2 军事应用中需关注的技术难点 |
| 1）图像数据处理及计算速度 |
| 2）人机界面及显示集成设计 |
| 3）网络安全与物理安全设计 |
| 4）车内抗电磁干扰设计 |
| 4.3 未来集成应用前景 |
| 5 结论 |
（3）面向移动端增强装配引导系统的人机交互与目标感知技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题概述 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 增强装配技术发展现状 |
| 1.2.2 增强装配人机交互技术发展现状 |
| 1.2.3 增强装配跟踪注册技术发展现状 |
| 1.3 论文研究内容及组织结构 |
| 1.3.1 论文的主要研究内容 |
| 1.3.2 论文组织结构 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 移动增强装配引导系统架构 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 装配引导需求分析 |
| 2.2.1 传统装配引导的不足 |
| 2.2.2 增强装配引导系统特点分析 |
| 2.3 移动增强装配引导系统架构 |
| 2.3.1 系统体系框架 |
| 2.3.2 系统运行模式 |
| 2.4 移动增强装配引导系统关键技术 |
| 2.4.1 三维空间交互中的拾取感知人机交互技术 |
| 2.4.2 三维跟踪注册中的目标零部件感知技术 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于卷积神经网络的拾取感知人机交互方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 面向增强装配引导系统的拾取感知方法 |
| 3.2.1 图像数据采集与处理 |
| 3.2.2 基于卷积神经网络的拾取感知 |
| 3.3 基于关键帧的装配引导信息自动推送方法 |
| 3.3.1 装配引导信息获取方法 |
| 3.3.2 装配引导信息显示方法 |
| 3.4 实例验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于图像匹配的增强装配目标零部件感知方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 离线阶段相关数据获取方法 |
| 4.2.1 监控相机内参标定方法 |
| 4.2.2 离线阶段观察方位模板集生成方法 |
| 4.3 最优位姿关系搜索算法 |
| 4.3.1 基于图像匹配的适应度值计算 |
| 4.3.2 基于改进遗传算法的最优位姿关系搜索 |
| 4.4 实例验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 移动增强装配引导原型系统开发 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 原型系统设计 |
| 5.2.1 系统设计思想 |
| 5.2.2 系统环境搭建与开发平台 |
| 5.2.3 系统功能设计 |
| 5.3 系统功能实现 |
| 5.3.1 人机交互功能 |
| 5.3.2 跟踪注册功能 |
| 5.3.3 装配信息管理功能 |
| 5.3.4 其他辅助功能 |
| 5.3.5 应用验证分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果（学术论文、发明专利等） |
（4）沉浸式虚拟现实头盔显示器光学系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 虚拟现实简介 |
| 1.2 虚拟现实头盔显示器的类型 |
| 1.3 国内外研究进展 |
| 1.4 本文研究的目的及意义 |
| 1.5 本文研究的主要内容 |
| 第二章 沉浸式虚拟现实头盔显示技术的原理 |
| 2.1 沉浸式虚拟现实头盔显示器光学系统的像差特性 |
| 2.2 沉浸式虚拟现实头盔显示器光学系统的特征 |
| 2.3 非球面的像差校正 |
| 2.4 沉浸式虚拟现实头盔显示器光学系统设计要求 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 沉浸式虚拟现实头盔显示器光学系统设计 |
| 3.1 沉浸式虚拟现实头盔显示器初始结构 |
| 3.2 两片式头盔显示器光学系统设计 |
| 3.3 三片式头盔显示器光学系统设计 |
| 3.4 头盔显示器的屈光度调节 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 沉浸式虚拟现实头盔显示器光学系统的公差分析及实验 |
| 4.1 公差分析基础 |
| 4.2 两片式与三片式头盔显示器光学系统公差分析 |
| 4.3 沉浸式头盔显示器光学系统镜筒结构设计 |
| 4.4 沉浸式头盔显示器实物加工及成像实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 作者简历 |
（5）光学透射式平视显示系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 增强现实技术研究现状与难点 |
| 1.2.1 增强现实显示技术 |
| 1.2.2 光学透射式平视显示系统标定技术 |
| 1.2.3 三维跟踪注册技术 |
| 1.3 增强现实技术应用领域 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第2章 光学透射式平视显示系统标定方法 |
| 2.1 基本理论 |
| 2.1.1 相机标定模型与求解 |
| 2.1.2 四维光场基本理论 |
| 2.2 光学透射式平视显示系统标定模型建立 |
| 2.2.1 坐标定义与坐标关系分析 |
| 2.2.2 标定模型建立 |
| 2.3 标定实验过程与结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于特征点云匹配的实时三维跟踪注册 |
| 3.1 算法框架 |
| 3.2 特征提取 |
| 3.2.1 FAST-9 特征点检测 |
| 3.2.2 BRIEF描述子 |
| 3.3 相机姿态估计模型建立 |
| 3.3.1 三维信息恢复 |
| 3.3.2 相机姿态估计模型 |
| 3.4 三维跟踪注册实验结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于深度卷积神经网络的图像语义分割 |
| 4.1 深度卷积神经网络基本理论 |
| 4.2 语义分割网络设计 |
| 4.3 语义分割算法实验及性能测试 |
| 4.3.1 数据集 |
| 4.3.2 实验过程与结果 |
| 4.3.3 语义分割网络性能评价 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结合图像语义分割的三维跟踪注册方法 |
| 5.1 基于多目标约束的三维跟踪注册方法 |
| 5.1.1 算法原理 |
| 5.1.2 语义点云恢复与处理 |
| 5.1.3 多目标约束的相机姿态估计 |
| 5.1.4 多目标约束算法性能分析 |
| 5.2 基于语义目标匹配的三维跟踪注册方法 |
| 5.2.1 灰度约束估计 |
| 5.2.2 灰度-几何约束 |
| 5.2.3 语义目标匹配算法性能分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 光学透射式平视显示系统应用 |
| 6.1 AR-HUD车辆辅助原型系统实现 |
| 6.1.1 AR-HUD原型系统组成 |
| 6.1.2 光学系统设计 |
| 6.1.3 光学系统设计结果及分析 |
| 6.1.4 软硬件设计 |
| 6.2 AR-HUD总体性能评价 |
| 6.2.1 标定实验与结果 |
| 6.2.2 系统注册误差分析 |
| 6.3 系统安全性能评价 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 主要研究工作总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 存在的不足与进一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表论文、获奖及参加科研项目 |
（6）基于全息波导的增强现实头盔显示器研究进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 全息光波导HMD技术 |
| 2.1 全息光波导概念 |
| 2.2 全息光波导技术原理 |
| 3 全息波导HMD研究进展及应用前景 |
| 3.1 基于纵向图像放大和出瞳扩展的全息波导头盔显示器 |
| 3.2 采用体全息平板波导的全色显示技术 |
| 3.3 一种具有高衍射效率的全息波导显示系统 |
| 3.4 L型全息波导构型设计 |
| 3.5 三步曝光的体全息光栅结构 |
| 3.6 双色45°倾角半透膜三层结构的平板波导结构 |
| 3.7 一种用于全息波导头盔彩色显示的色散矫正设计 |
| 3.8 加入双面体全息的全息波导显示器 |
| 3.9 应用前景 |
| 4 总结 |
（7）头盔显示器的光学性能检测方法及系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 头盔显示器的简介及研究意义 |
| 1.2 国内外发展状况 |
| 1.2.1 头盔显示器的发展 |
| 1.2.2 头盔显示器检测设备发展 |
| 1.3 课题来源与研究内容 |
| 2 原理及检测方案设计 |
| 2.1 头盔显示器装置介绍 |
| 2.2 检测项目及原理 |
| 2.2.1 光轴平行度、相对像倾斜和视场检测原理 |
| 2.2.2 畸变检测原理 |
| 2.3 分划图案的设计 |
| 2.3.1 光轴平行度、相对像倾斜和视场检测图案设计 |
| 2.3.2 畸变检测图案设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 系统硬件设计及选型 |
| 3.1 双目数码前置镜 |
| 3.1.1 成像镜头 |
| 3.1.2 图像传感器 |
| 3.2 机械结构及工作平台 |
| 3.2.1 夹持件 |
| 3.2.2 六维调整机构 |
| 3.2.3 光学平台 |
| 3.3 接口及电源模块 |
| 3.3.1 数据交换板 |
| 3.3.2 电源及降压模块 |
| 3.4 定标 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 图像处理算法与系统软件开发 |
| 4.1 自动检测算法 |
| 4.1.1 图像预处理 |
| 4.1.2 图像分割 |
| 4.1.3 目标定位 |
| 4.2 软件开发 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 实验结果与分析 |
| 5.1 检测功能 |
| 5.2 准确性验证 |
| 5.2.1 光轴平行度 |
| 5.2.2 相对像倾斜 |
| 5.2.3 视场 |
| 5.2.4 畸变 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（8）沉浸式头戴显示光学系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 头盔显示设备概述 |
| 1.1.1 头戴显示设备组成 |
| 1.1.2 头戴显示设备分类 |
| 1.2 现实增强型头戴显示设备和虚拟现实技术的发展 |
| 1.2.1 现实增强型头戴显示设备的发展 |
| 1.2.2 虚拟现实技术及虚拟现实头戴显示器的发展 |
| 1.3 虚拟现实主要用途及头戴显示发展趋势 |
| 1.3.1 虚拟现实技术的主要用途 |
| 1.3.2 头戴显示设备的发展趋势 |
| 1.4 头戴显示设备关键技术的发展 |
| 1.4.1 头戴显示设备显示器件的发展 |
| 1.4.2 头戴显示设备光学系统的发展 |
| 1.5 论文的预期目标及章节安排 |
| 第2章 头戴显示光学系统的像差校正及其性能分析 |
| 2.1 大视场及离轴系统的像差特性 |
| 2.1.1 大视场光学系统像差分析 |
| 2.1.2 离轴光学系统像差分析 |
| 2.2 多自由度光学元件像差校正 |
| 2.2.1 衍射元件像差校正 |
| 2.2.2 非球面像差校正 |
| 2.3 头戴显示设备性能参数分析 |
| 2.3.1 全视场MTF曲线 |
| 2.3.2 亮度、对比度 |
| 2.3.3 出瞳直径 |
| 2.3.4 视场 |
| 2.3.5 畸变 |
| 2.3.6 出瞳距 |
| 2.3.7 瞳间距 |
| 2.3.8 重量 |
| 2.4 光学优化软件介绍 |
| 2.4.1 CODEV |
| 2.4.2 OSLO |
| 2.4.3 ZEMAX |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于同轴透射结构的沉浸式HMD光学系统设计 |
| 3.1 目镜结构分析和设计要求 |
| 3.1.1 目镜结构分析 |
| 3.1.2 HMD光学系统设计要求 |
| 3.2 “传统LCD+非球面透镜”HMD光学目镜设计 |
| 3.2.1 HMD光学系统设计准备工作 |
| 3.2.2 方案一——基于传统LCD显示器件的HMD光学目镜设计 |
| 3.3 “柔性显示屏+非球面透镜”HMD光学目镜设计 |
| 3.3.1 柔性显示器件的概述 |
| 3.3.2 柔性显示器的弯曲特性及在ZEMAX中的模拟 |
| 3.3.3 基于柔性显示器件的HMD光学目镜设计 |
| 3.4 HMD光学设计方案对比分析 |
| 3.4.1 显示屏面形复杂程度 |
| 3.4.2 光学元件面形的复杂程度 |
| 3.4.3 光学系统性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 人眼真实情况对HMD光学系统使用效果影响的仿真分析与评价 |
| 4.1 人眼的生理结构 |
| 4.2 人眼光学参数计算 |
| 4.2.1 符号表示和变量声明 |
| 4.2.2 透镜眼屈光度和主点位置公式求解 |
| 4.3 人眼模型的选择及“人眼—HMD光学系统”分析模型的建立 |
| 4.3.1 基于医学解剖数据的人眼结构参数分析 |
| 4.3.2 现有人眼模型光学结构对比分析 |
| 4.3.3 用于HMD光学系统成像性能分析的模型眼的选择 |
| 4.3.4 “人眼—HMD光学系统”分析模型的建立 |
| 4.4 人眼运动对HMD光学系统成像性能影响分析 |
| 4.4.1 人眼平移对HMD光学系统成像性能的影响 |
| 4.4.2 人眼转动对HMD光学系统成像性能的影响 |
| 4.4.3 人眼视度调节对HMD光学系统成像性能影响的分析 |
| 4.4.4 “人眼—HMD光学系统”分析模型评价及影响分析总结 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 HMD光学系统公差分析及制定 |
| 5.1 光学系统公差分析基础 |
| 5.2 基于ZEMAX的HMD光学系统公差分析 |
| 5.2.1 一般元件参数公差分析 |
| 5.2.2 高次非球面面形精度公差分析 |
| 5.2.3 公差分析结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 基于CCD相机的HMD光学系统性能测试方法 |
| 6.1 待测系统及检测设备 |
| 6.1.1 待测头戴显示设备光学系统 |
| 6.1.2 可利用的检测器材及设备 |
| 6.2 性能参数及其测试方法 |
| 6.2.1 视场角的测量 |
| 6.2.2 出瞳距离和出瞳直径的测量 |
| 6.2.3 全视场相对畸变的测试 |
| 6.2.4 全视场视角分辨率计算 |
| 6.2.5 色彩还原度的测试方法 |
| 6.3 对实际系统的测试及结果 |
| 6.3.1 测量结果 |
| 6.3.2 误差分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 研究内容总结 |
| 7.2 创新性工作说明 |
| 7.3 本文不足指出及研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 指导教师简介 |
| 作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）双目头盔显示器系统集成设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.2.1 国外发展状况 |
| 1.2.2 国内发展状况 |
| 1.2.3 发展趋势 |
| 1.3 论文研究基础 |
| 1.4 论文研究内容与组织结构 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 章节安排 |
| 第二章 亮度和字符分辨率大小对界面字符可视性影响研究 |
| 2.1 用户实验设计 |
| 2.1.1 实验平台 |
| 2.1.2 实验方法 |
| 2.2 实验结果分析总结 |
| 2.2.1 实验结果 |
| 2.2.2 结果分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 双屏异显嵌入式底层驱动设计 |
| 3.1 整体方案设计 |
| 3.2 ZedBoard平台介绍 |
| 3.2.1 ZedBoard平台 |
| 3.2.2 AXI协议 |
| 3.2.3 Zynq硬件架构 |
| 3.2.4 VDMA概述 |
| 3.3 硬件逻辑电路搭建 |
| 3.3.1 双目显示系统组成 |
| 3.3.2 主要IP核功能介绍 |
| 3.3.3 AXI uartlite串口IP核 |
| 3.4 完整的硬件工程搭建 |
| 3.4.1 各模块接口地址与约束文件 |
| 3.4.2 硬件平台BSP建立 |
| 3.5 Linux环境配置 |
| 3.5.1 Linux驱动简介 |
| 3.5.2 FrameBuffer驱动 |
| 3.5.3 uartlite串口驱动 |
| 3.6 Linux操作系统移植 |
| 3.6.1 搭建交叉编译环境 |
| 3.6.2 ZedBoard Linux操作系统移植 |
| 3.7 QT软件 |
| 3.7.1 安装QT Lib |
| 3.7.2 为ZedBoard制作预编译QT库镜像 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 双屏异显应用界面及信息管理软件平台 |
| 4.1 飞行员头盔显示信息界面 |
| 4.1.1 典型飞行状态分析 |
| 4.1.2 飞行员最佳视野区分析 |
| 4.1.3 头盔显示信息界面布局设计 |
| 4.2 传感器模块 |
| 4.2.1 Android手机传感器 |
| 4.2.2 蓝牙串口数据传输模块 |
| 4.2.3 QT应用程序调用串口驱动 |
| 4.3 系统调试 |
| 4.3.1 运行Linux程序 |
| 4.3.2 双屏显示界面调试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）彩色波导显示研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 波导显示的研究现状 |
| 1.2.1 波导型头盔显示器的分类 |
| 1.2.2 全息波导显示的研究现状 |
| 1.3 论文研究内容及方法 |
| 第二章 全息波导显示系统的相关理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 全息波导显示系统工作原理 |
| 2.2.1 全息波导显示系统工作简介 |
| 2.2.2 全息波导显示系统耦合体全息光栅 |
| 2.3 体全息光栅特性的理论研究方法 |
| 2.3.1 耦合波理论 |
| 2.3.2 有限元法 |
| 2.3.3 严格耦合波和有限元法对比 |
| 2.4 显示性能评价参数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于双侧体光栅的彩色全息波导显示系统设计 |
| 3.1 基于倾斜角偏差型双侧体光栅的单色全息波导显示系统 |
| 3.2 传统红、绿、蓝单色耦合体全息光栅 |
| 3.3 红、绿、蓝单色双侧耦合体光栅 |
| 3.3.1 红、绿、蓝单色双侧入耦合体光栅光学特性 |
| 3.3.2 红、绿、蓝单色波导显示系统 |
| 3.4 基于倾斜角偏差型双侧体光栅的彩色全息波导显示系统 |
| 3.4.1 彩色波导显示系统中复合型耦合体光栅 |
| 3.4.2 倾斜角偏差型双侧彩色波导显示系统性能分析 |
| 3.5 基于波长偏差型双侧体光栅的彩色全息波导显示系统 |
| 3.5.1 波长偏差型彩色耦合体光栅特点 |
| 3.5.2 波长偏差型双侧耦合体光栅设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于单侧双层体光栅的彩色波导显示系统设计 |
| 4.1 基于单侧双层体光栅的彩色全息波导显示系统简介 |
| 4.2 红、绿、蓝单侧双层耦合体光栅设计 |
| 4.3 基于单侧双层体光栅的彩色全息波导显示系统 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 主要内容、结论与创新 |
| 5.2 进一步研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
四、头盔显示器及其关键技术（论文参考文献）
- [1]基于平板波导的光学显示系统研究[D]. 林旗清. 暨南大学, 2020(03)
- [2]基于头盔显示的装甲透视外军发展[J]. 徐文静,王铁虎. 火力与指挥控制, 2020(06)
- [3]面向移动端增强装配引导系统的人机交互与目标感知技术研究[D]. 张昊鹏. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [4]沉浸式虚拟现实头盔显示器光学系统的研究[D]. 徐越. 苏州科技大学, 2019(01)
- [5]光学透射式平视显示系统关键技术研究[D]. 安喆. 长春理工大学, 2019(01)
- [6]基于全息波导的增强现实头盔显示器研究进展[J]. 徐越,范君柳,孙文卿,吴泉英. 激光杂志, 2019(01)
- [7]头盔显示器的光学性能检测方法及系统研究[D]. 张嘉航. 南京理工大学, 2019(06)
- [8]沉浸式头戴显示光学系统关键技术研究[D]. 王蕴琦. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2018(10)
- [9]双目头盔显示器系统集成设计[D]. 王帅. 东南大学, 2018(05)
- [10]彩色波导显示研究[D]. 王垒. 东南大学, 2018(05)