面向头戴式增强/混合现实设备的第三方视角技术研究

魏一雄，张燕龙，张红旗，周红桥，郭 磊，李 广

（1.中国电子科技集团公司第三十八研究所，合肥 230088；2.安徽省技术标准创新基地，合肥 230088）

0 概述

增强/混合现实（Augmented/Mixed Reality，AR/MR）技术是典型的数字化、虚拟化、智能化、网络化集成的新一代人机交互技术，可以将计算机模拟的数字化信息数据与现实场景环境无缝叠加，突破空间/时间限制，实现高沉浸、无割裂感的实时信息指引、虚实互动。在人工智能、图形仿真、虚拟通信、娱乐互动、产品演示、模拟训练等领域［1-3］，AR/MR 技术带来了革命性变化，不断推动新的使用场景和商业模式出现，释放了传统行业创新活力［4］。市场调研公司Digi-Capital 指出，到2020 年底，全球AR/MR 行业总收入水平将达到1 200 亿美元。

主流增强/混合现实主要有基于二维显示屏、基于二维投影、基于头戴显示设备（Head-Mounted Display，HMD）［5-6］3种实现形式。前两种实现形式具有成本低、学习快的优势，与传统的二维可视化使用习惯保持一致，但在实际应用操作时有明显的不足。头戴式的实现方式也被称作近眼显示设备，包括视网扫描显示、头戴式显示器、头戴式投影显示器3 种形态，都是固定在人体头部，通过相应的光学组件使得虚拟图像可以叠加显示在肉眼观察的真实物体上，从而实现AR/MR 效果［7-9］。对比前两种实现方式，HMD 的实现方式具有直观性强、沉浸感高、可用性好（解放双手）等优势，因此近年来在工程、建筑、制造等应用领域受到广泛关注。头戴式增强/混合现实设备有两种，一种是眼镜形式的设备，例如谷歌的GoogleGlass，另一种是头戴式的设备，如微软的Hololens。……