一种眼部虚拟显示系统技术方案

本实用新型专利技术属于航空领域，特别是一种眼部虚拟显示系统，本实用新型专利技术包括头戴双目透明显示器1台、图像处理计算机1台和显示驱动控制器1台，此三部分通过电源或信号线连接，头戴双目透明显示器为用户头戴部分，通过信号线与显示驱动控制器相连；显示驱动控制器通过信号线分别与图像处理计算机和头戴双目透明显示器相连；图像处理计算机通过信号线与显示驱动控制器相连。

【技术实现步骤摘要】
一种眼部虚拟显示系统
在航空飞行领域，随着现代空战环境的日趋恶化，对飞行员的战场态势感知(SA)能力提出了很高的要求，需要功能完备、实时性强、可快速跟踪、截获目标的瞄准显示系统，这些需求促进了飞行员眼部虚拟显示系统的快速发展。
技术介绍
国内没有自主研发的类似产品，无法达到显示增强、提高佩戴者沉浸感知并跟踪视点的功能。针对未来战争对飞行员态势感知能力的要求，特设计一种用于飞行员眼部虚拟显示的装置，飞行员以眼镜的形式佩戴眼部虚拟显示系统。眼部虚拟显示系统由头戴双目显示系统、显示驱动控制器、显示图像处理计算机组成，头戴双目显示器通过信号线或电源与显示驱动控制器和显示图像处理计算机相连，实现眼部显示及驱动、相关显示控制及接口处理和图像处理的功能。
技术实现思路
专利技术目的、专利技术技术解决方案、积极效果为在满足未来战争中飞行员对态势感知的需求，需设计一种用于飞行员眼部虚拟显示的装置，通过合理的设计，增强飞行员的态势感知能力，达到全景沉浸式显示、3D图像显示以及头部跟踪图像显示的功能。本专利技术的技术方案：一种用于飞行员眼部虚拟显示的装置，包括：由头戴双目透明显示器、图像处理计算机和显示驱动控制器组成，头戴双目透明显示器为用户头戴部分，通过信号线与显示驱动控制器相连；显示驱动控制器通过信号线分别与图像处理计算机和头戴双目透明显示器相连；图像处理计算机通过信号线与显示驱动控制器相连。头戴双目透明显示器，用于接收显示驱动控制器的视频信号，并将视频信号的图像进行显示，同时监测佩戴者头部运动，将运动信息转换为相应的运动信号发送显示驱动控制器；显示驱动控制器，用于接收头戴双目透明显示器发送的运动信号，并将运动信号发送给图像处理计算机，同时接收图像处理计算机发送的视频信号，并将视频信号进行数字视频处理、图像质量控制、电压转换处理然后发送给头戴双目透明显示器；图像处理计算机，接收运动信号，根据运动信号控制生成对应的视频信号，将视频信号发送给显示驱动控制器，完成显示图像控制处理。头戴双目透明显示器光学系统和左、右像源，光学系统包括半透半反射镜，显示驱动控制器传输过来的两路不同视频信号分别进入左、右像源变为图像，像源显示的图像经光学系统折射后射入人眼，同时外界光源图像也经过光学系统进入人眼，在人眼中自动叠加形成同一图像。头戴双目透明显示器包括随动追踪单元，随动追踪单元包括陀螺仪、加速计、磁力计，随动追踪单元实时监测佩戴者头部运动，将运动信息转换为相应的运动信号送入显示驱动控制器，显示驱动控制器调整图像处理计算机的图像后重新输入到像源中完成图像的实时更新。图像处理计算机包括图像匹配跟踪处理软件，图像匹配跟踪处理软件用于完成头部跟踪的结算及于显示图像的匹配跟踪处理。图像处理，支持运行应用场景3D软件。本专利技术的技术效果：本专利技术眼部虚拟显示系统头戴部分将像源的图像经光学系统与外围环境图像相叠加，佩戴者可同时清晰的观测到像源图像和外围环境图像；随动追踪单元将佩戴者头部运动转换为相应的运动信号，经显示驱动控制器传送到图像处理计算机；显示驱动控制器部分完成图像格式转换、电压转换、亮度对比度调节、随动跟踪控制信号传输功能；系统配套软件完成操作系统底层驱动功能以及应用层控制功能。其中操作系统底层驱动功能具体指识别随动控制部分传送过来的控制信号，实现相应的控制功能；应用层控制功能之根据佩戴者头部的运动，实现3D软件中图像的三维空间平移或旋转。附图说明图1是眼部虚拟显示系统光学透视原理图图2是硬件原理系统功能组成逻辑图图3是头戴单元结构外观。具体实施方式本专利技术包括头戴双目透明显示器1台、图像处理计算机1台和显示驱动控制器1台，此三部分通过电源或信号线连接，如图1所示。头戴双目透明显示器为用户头戴部分，通过信号线与显示驱动控制器相连；显示驱动控制器通过信号线分别与图像处理计算机和头戴双目透明显示器相连；图像处理计算机通过信号线与显示驱动控制器相连。本专利技术主要完成以下功能：头戴双目透明显示器，用于接收显示驱动控制器的视频信号，并将视频信号的图像进行显示，同时监测佩戴者头部运动，将运动信息转换为相应的运动信号发送显示驱动控制器；显示驱动控制器，用于接收头戴双目透明显示器发送的运动信号，并将运动信号发送给图像处理计算机，同时接收图像处理计算机发送的视频信号，并将视频信号进行数字视频处理、图像质量控制、电压转换处理然后发送给头戴双目透明显示器；图像处理计算机，接收运动信号，根据运动信号控制生成对应的视频信号，将视频信号发送给显示驱动控制器，完成显示图像控制处理。图像处理计算机运行系统所需的模型软件，产生图像输出到显示驱动控制器中，显示驱动控制器对图像进行处理后产生左、右图像分别输入到头戴显示器的左、右像源中，光学系统负责将像源图像与外界图像叠加后送入佩戴者双眼。头戴显示器内部集成陀螺仪、加速计、磁力计等部件，能够实时追踪佩戴者头部三个轴向的运动，当头部向某方向转动时，会产生此方向的位移和加速度信号，此信号传入显示驱动控制器中，经处理后产生控制模型软件图像向相应方向转动的信号传入图像处理计算机使模型软件图像进行改变。改变后的图像经显示驱动控制器处理后分别传入左、右像源中，完成图像的实时更新。头戴双目透明显示器基于光学透视原理设计，其原理如图2所示。由显示驱动控制器传输过来的两路不同视频信号分别进入左、右像源，像源显示的图像经光学系统折射或衍射后射入人眼，同时外界光源图像也经过光学系统进入人眼，在人眼中自动叠加形成同一图像。本系统采用自由棱镜设计，其实现光路远较图2所示光路复杂，但实现原理一致。随动追踪单元集成陀螺仪、加速计、磁力计等部件，能够追踪佩戴者头部三个方向上的运动并将其转换为相应的控制信号输入显示驱动控制器。显示驱动控制器根据控制信号调整计算机模型软件中的图像后传送回像源，完成图像的更新。微显示处理软件驻留于原理系统头部显示系统内，用于微显示驱动及图像修正处理。主要包括左目微显示处理软件和右目微显示处理软件。显示驱动控制软件属于应用层软件，驻留于原理系统的显示控制驱动器内，用于系统图形格式、显示控制、信号及接口转换应用处理。主要包括数字视频处理、图像质量控制、头部运动处理、视频信号转换处理、模拟视频处理等。图像匹配跟踪处理软件属于应用层软件，驻留于通用图形处理计算机内，用于完成头部跟踪的结算及于显示图像的匹配跟踪处理。主要包括数学模型软件与头部跟踪图像匹配处理软件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种眼部虚拟显示系统，其特征在于：由头戴双目透明显示器、图像处理计算机和显示驱动控制器组成，所述头戴双目透明显示器为用户头戴部分，通过信号线与显示驱动控制器相连；显示驱动控制器通过信号线分别与图像处理计算机和头戴双目透明显示器相连；所述图像处理计算机通过信号线与所述显示驱动控制器相连；所述头戴双目透明显示器，用于接收显示驱动控制器的视频信号，并将视频信号的图像进行显示，同时监测佩戴者头部运动，将运动信息转换为相应的运动信号发送显示驱动控制器；所述显示驱动控制器，用于接收头戴双目透明显示器发送的运动信号，并将运动信号发送给图像处理计算机，同时接收图像处理计算机发送的视频信号，并将视频信号进行数字视频处理、图像质量控制、电压转换处理然后发送给头戴双目透明显示器；所述图像处理计算机，接收运动信号，根据运动信号控制生成对应的视频信号，将视频信号发送给显示驱动控制器，完成显示图像控制处理；头戴双目透明显示器光学系统和左、右像源，光学系统包括半透半反射镜，显示驱动控制器传输过来的两路不同视频信号分别进入左、右像源变为图像，像源显示的图像经光学系统折射后射入人眼，同时外界光源图像也经过光学系统进入人眼，在人眼中自动叠加形成同一图像；头戴双目透明显示器包括随动追踪单元，随动追踪单元包括陀螺仪、加速计、磁力计，随动追踪单元实时监测佩戴者头部运动，将运动信息转换为相应的运动信号送入显示驱动控制器，显示驱动控制器调整图像处理计算机的图像后重新输入到像源中完成图像的实时更新；所述图像处理计算机包括图像匹配跟踪处理软件，图像匹配跟踪处理软件用于完成头部跟踪的结算及于显示图像的匹配跟踪处理；图像处理，支持运行应用场景3D软件。...

【技术特征摘要】
1.一种眼部虚拟显示系统，其特征在于：由头戴双目透明显示器、图像处理计算机和显示驱动控制器组成，所述头戴双目透明显示器为用户头戴部分，通过信号线与显示驱动控制器相连；显示驱动控制器通过信号线分别与图像处理计算机和头戴双目透明显示器相连；所述图像处理计算机通过信号线与所述显示驱动控制器相连；所述头戴双目透明显示器，用于接收显示驱动控制器的视频信号，并将视频信号的图像进行显示，同时监测佩戴者头部运动，将运动信息转换为相应的运动信号发送显示驱动控制器；所述显示驱动控制器，用于接收头戴双目透明显示器发送的运动信号，并将运动信号发送给图像处理计算机，同时接收图像处理计算机发送的视频信号，并将视频信号进行数字视频处理、图像质量控制、电压转换处理然后发送给头戴双目透明显示器；所述图像处理计算机，接收运动信号，根据运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁亚蓉，王月星，张杰，尹登宇，李翔，石维盛，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所，
类型：新型
国别省市：四川,51