合而成，用來(lái)校正光波傳輸過(guò)程中的像差。
[0019]所述的平面反射鏡用來(lái)轉(zhuǎn)折光束傳播方向。
[0020]所述的光學(xué)組合器由一個(gè)凹面鏡、兩個(gè)直角棱鏡和一個(gè)凸面鏡膠合而成，兩個(gè)直角棱鏡是由相同折射率的材料制成的，它們之間的膠合面的一側(cè)鍍有窄帶高反射面，可以認(rèn)為它是一個(gè)半反射鏡。光學(xué)組合器能夠保證人眼觀察到重建三維圖像的同時(shí)，還能觀察到人眼前方的景物，這就實(shí)現(xiàn)了此頭盔顯示器的雙通道工作。
[0021]所述的空間調(diào)制器是反射型液晶SLM。由控制電路計(jì)算得出的相息圖加載到SLM上后，經(jīng)過(guò)SLM的光束波面就得到了調(diào)制，經(jīng)過(guò)調(diào)制后的光束射入眼睛后，人眼就觀察到三維的虛像。目前SLM的幀率已經(jīng)可以達(dá)到甚至超過(guò)30fps，所以如果按照這個(gè)幀率加載相息圖的話，可以再現(xiàn)三維視頻。
[0022]所述的紅外光源為近紅外光，波長(zhǎng)范圍為2000nm-2500nm，這一波長(zhǎng)范圍在大氣窗口之內(nèi)，空氣對(duì)其吸收率較低。光源亮度不能太低，要求與人體以及其他物體相比，人體以及其他物體的紅外熱輻射可以忽略。
[0023]所述的紅外傳感器是一個(gè)二維的紅外傳感器，其傳感得到的數(shù)據(jù)是一張二維的紅外圖像，其感應(yīng)波長(zhǎng)范圍要和紅外光源相一致，紅外光源發(fā)出的紅外光射向人體前方一個(gè)區(qū)域內(nèi)，紅外傳感器用來(lái)感應(yīng)人手反射回來(lái)的紅外光線。
[0024]所述的紅外擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)能夠?qū)t外光源進(jìn)行擴(kuò)束，使光束充滿人體前方距離500mm處500mmX500mm的區(qū)域，此區(qū)域的中心位于人體脖頸附近，保證人手在做手勢(shì)時(shí)不影響視線。該類型的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已被科研人員所熟知。
[0025]所述的紅外物鏡用來(lái)收集人手反射回來(lái)的紅外光線，將光線聚焦于其后方的紅外傳感器之上。該類型的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已被科研人員所熟知。
[0026]所述左耳和右耳耳機(jī)用來(lái)為佩戴者傳遞聲音。
[0027]所述的中央處理器是整個(gè)系統(tǒng)的中心，用來(lái)控制信息流的獲取、傳輸與顯示。
[0028]所述電源選用輕便型鋰離子電池，其安裝位置要保證頭盔配重合理，佩戴舒適。
[0029]所述不透光護(hù)目鏡與普通頭盔護(hù)目鏡相比在于它的不透明性，同時(shí)它的安裝方式要保證在兩種工作模式下不影響手勢(shì)識(shí)別模塊的正常工作。
[0030]與先技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列的有益效果:
[0031]1、本發(fā)明提出了一種具有手勢(shì)識(shí)別功能的全息頭盔顯示方法，能夠有效地提升人與可穿戴設(shè)備的交互性，使信息的輸入簡(jiǎn)便快捷。
[0032]2、手勢(shì)識(shí)別方案采用紅外光源與紅外感應(yīng)器相結(jié)合的方案，能夠使手勢(shì)識(shí)別在夜晚的環(huán)境下也能實(shí)現(xiàn)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性與可用性。
[0033]3、本發(fā)明的圖像顯示單元的光學(xué)系統(tǒng)更為簡(jiǎn)單有效，得到的像質(zhì)要好，結(jié)構(gòu)緊湊，成本較低。
[0034]4、本發(fā)明的三維圖像實(shí)現(xiàn)方式使用的是體顯示的方法，而不是簡(jiǎn)單地在人雙眼前方顯示不同圖像的視差全息，能夠使人感受到的三維圖像更加自然真實(shí)，長(zhǎng)時(shí)間使用也不會(huì)有不適感。
[0035]5、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了頭盔顯示器的雙通道工作，使用者在觀察到重現(xiàn)三維圖像的同時(shí)，還能看到人眼前方的環(huán)境，它就像是人體的另外一個(gè)大腦，能夠迅速準(zhǔn)確地幫助使用者處理外部信息。
[0036]6、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了頭盔雙通道工作模式與單通道工作模式的切換，拓展了該頭盔的應(yīng)用范圍，使其能夠方便地應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖2為本發(fā)明照明單元、圖像顯示單元和空間光調(diào)制器模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖3為本發(fā)明手勢(shì)識(shí)別模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖4為本發(fā)明手勢(shì)識(shí)別原理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)闡述，但不當(dāng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0042]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明具有手勢(shì)識(shí)別功能的全息頭盔顯示器裝置包括頭盔主體1，照明單兀2L和2R，圖像顯不單兀3L和3R，空間光調(diào)制器1?塊4，手勢(shì)識(shí)別1?塊5，音響1?塊6L和6R，中央控制器模塊7、電源模塊8以及不透光護(hù)目鏡9。其中照明單元2L和2R有著同樣的結(jié)構(gòu)，只是在頭盔上的安裝方式不同，圖像顯示單元以及音響模塊也是如此。附圖1略去了各個(gè)模塊之間的連接線路以及頭盔主體上的支撐架。
[0043]照明單元2L、圖像顯示單元3L和空間光調(diào)制器單元4的左半部共同組成了實(shí)現(xiàn)左眼雙通道顯示的光學(xué)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)請(qǐng)參照附圖2。其中照明單元2L包括LED光源201、空間濾波器202、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡203以及像差校正鏡204，圖像顯示單元3L包括平面反射鏡301、凹面鏡302、膠合直角棱鏡303，凸面鏡304，凹面鏡302、膠合直角棱鏡303，凸面鏡304三者膠合在一起，稱之為光學(xué)組合器?？臻g光調(diào)制器單元4包括空間光調(diào)制器(SLM)和控制電路，圖2中省去了空間光調(diào)制器的控制電路。光線從照明單元2L發(fā)出，然后被平面反射鏡301轉(zhuǎn)折光線傳播方向；由于膠合直角棱鏡303中膠合面是一個(gè)半反射面，從左側(cè)射向右側(cè)的光線不被阻擋，光線經(jīng)過(guò)光學(xué)組合器照在空間光調(diào)制器單元4上；空間光調(diào)制器單元4對(duì)入射光波面進(jìn)行調(diào)制并反射，光線被反射回光學(xué)組合器后被膠合直角棱鏡303膠合面反射進(jìn)入人眼。被空間光調(diào)制器調(diào)制后的波面在人眼前重建三維虛像。人眼在觀察到此重建三維虛像的同時(shí)，還能經(jīng)過(guò)光學(xué)組合器無(wú)障礙地觀察到頭盔外部景象，這就實(shí)現(xiàn)了頭盔顯示器的雙通道工作。
[0044]所述的空間光調(diào)制器是實(shí)現(xiàn)三維顯示的核心器件，它加載的相息圖對(duì)入射光波波面進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)而重建出三維的圖像。相息圖的獲取方法可參考文獻(xiàn)“Three-dimens1naldisplay technologies of recent interest: principles, status, andissues [Invited] ”。將得到的相息圖加載到空間光調(diào)制器上，就能使經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束在人眼前重建三維圖像。具體的設(shè)計(jì)參數(shù)可以根據(jù)用戶需要加以修改。此外，可以在系統(tǒng)中的存儲(chǔ)設(shè)備中直接存儲(chǔ)計(jì)算好的相息圖，在一定場(chǎng)合下直接加載到空間光調(diào)制器上，省去實(shí)時(shí)計(jì)算相息圖的過(guò)程。存儲(chǔ)設(shè)備集成于中央控制器模塊7內(nèi)。
[0045]圖3為本發(fā)明手勢(shì)識(shí)別模塊結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括分立兩側(cè)的紅外傳感單元5A和5C，居于中心位置處的紅外光源單元5B以及控制電路。紅外光源單元5B包含有兩個(gè)結(jié)構(gòu):光源503以及紅外擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)504。紅外傳感器單元5A和5C有著同樣的結(jié)構(gòu)，其中包含有紅外物鏡501A和501B，以及二維紅外傳感器502A和502B。圖3中還顯示了用戶手勢(shì)和紅外光線形成的紅外光幕的示意圖。需要指出的是，紅外擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)504和紅外物鏡501A和501B的結(jié)構(gòu)并不像此處這樣簡(jiǎn)單，其設(shè)計(jì)方法已被科研人員所熟知。紅外光束由紅外光源單元5B射出后，在頭盔佩戴者前方脖頸處形成紅外光幕?？梢詫⒓t外傳感單元5A和5B當(dāng)做紅外攝像頭，如果佩戴者在身體前方紅外光幕內(nèi)做出手勢(shì)，紅外傳感單元5A和5B就能收到人手反射回的紅外光線，對(duì)使用者手勢(shì)進(jìn)行拍攝。拍攝得到的圖片被控制電路以一定的算法處理，最終得出手勢(shì)信息，實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別的功能。
[0046]實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別的核心算法是支持向量機(jī)(SVM)算法，如圖4所示，該算法包括離線操作與在線操作這兩個(gè)過(guò)程。離線操作指的是頭盔投入使用前科研人員需要進(jìn)行的操作。執(zhí)行這個(gè)過(guò)程的目的在于獲得支持向量機(jī)的“分類器”。分類器指的是一組算法程序，它就像是一個(gè)黑箱，只有輸入和輸出兩端，將紅外傳感單元5A和5B獲得的紅外圖像輸入進(jìn)此黑箱后，黑箱快速地輸出一個(gè)