一、头盔显示技术的发展（论文文献综述）
姚璐[1]（2020）在《基于自由曲面光学的光场AR头戴显示光学系统设计》文中认为头戴显示光学系统作为增强现实设备的核心光学组件,其性能是影响增强现实设备成像质量和成本的关键因素。但目前头戴显示光学系统在实用化上还存在一些问题亟待解决,比如基于双目视差的三维显示存在辐辏调节冲突,长时间佩戴头显会导致视觉疲劳与眩晕等。针对头显光学系统存在的问题,以及鉴于集成成像光场显示在解决辐辏调节冲突问题上所具有的巨大优势和潜力,本文基于目镜光学模组和微集成成像显示的组合,实现了光场头戴显示光学系统的设计。具体的研究内容如下:（1）研究头戴显示光学系统的设计需求。基于人眼的视觉特性,从视场、出瞳直径、出瞳距离和深度知觉等方面对头显的设计需求进行分析,阐明了各个方面相互制约的关系,同时指出了相关设计要求。（2）研究光场头显系统的设计概念原型。首先,从人眼感知深度的原理出发,详细研究传统头显存在辐辏调节冲突的原因。然后,为最大化满足头显设计指标和缓解VAC问题,围绕目镜光学技术和光场显示技术两个角度展开研究,从而确定设计概念原型。（3）研究基于集成成像的光场头显系统的光学原理。首先,对四维光场理论以及集成成像的原理进行研究。然后,提出基于集成成像的光场头显系统的光学原理,以及综合匹配目镜光学模组和集成成像光场显示,推导相关参数,提出设计思路和设计方法,以为后续光学设计提供指导。（4）运用光学设计软件ZEMAX实现基于集成成像的光场头显光学系统设计。首先,给出了光学系统具体的设计指标。然后,对目镜光学模组进行了研究和设计。通过创新光学架构和光学设计理念,提出了两种完全不同的光场头显目镜光学模组,分别为离轴三反光学模组和棱镜光学模组。并且,从初始结构、条件约束、自由曲面设计方法和设计结果评价等方面对两组光学模组的设计过程进行详细阐述,以及通过比较两组结构的特点得出最优目镜光学模组。接着,在此基础上确定了微透镜阵列的结构参数和光学参数,以及提出微透镜阵列的设计方法,并给出设计实例。最后,结合设计完毕的目镜光学模组和微透镜阵列,耦合优化整个系统以完成基于集成成像的光场头显光学系统设计,并对设计结果进行分析评价。最终得到的系统出瞳直径6mm,出瞳距离18mm,对角线视场40°,目镜有效焦距25mm,微透镜阵列间隔120μm,子透镜焦距500μm,深度0.5～2屈光度范围内的MTF在331p/mm处大于0.2,畸变小于5%,成像质量良好。
刘李军[2]（2020）在《虚拟仿真技术在掘进机人因工程学分析中的应用研究》文中提出从我国能源发展的总体趋势上看,煤矿机械一直呈高速发展的上升趋势,而掘进机作为煤炭生产中实现高产、高效,安全机械化生产的关键设备,需求量在逐年递增。但由于掘进机井下工作环境的特殊性,而且操作风险高,油耗大等特点,使得目前在掘进机的人因工程学方面的研究比较少,即使有一些人因工程学方面的研究,由于环境恶略、危险性大且实验数据不易采集等问题,导致在煤矿机械人因工程学方面的研究困难重重。近年来,虚拟仿真技术以其极大的优势引起广泛关注,应用范围从最初的游戏娱乐逐渐推广至工业设备的虚拟仿真与控制。利用虚拟仿真技术,可以有机整合人、机、环境等数据,使实验中的人、机器和环境合理结合,达到人体机能、生理、心理与机器、环境的协调统一,并使之安全有效地与高新技术完美结合,是一个把煤矿机械和人因工程学研究连接起来的绝佳方案。本论文以煤矿巷道施工用悬臂式掘进机的人因工程学分析作为研究目标,以悬臂式掘进机为研究对象,以人因工程学理论为指导,利用三维建模技术构建悬臂式掘进机虚拟样机,借助Unity3D虚拟现实系统开发平台,实现悬臂式掘进机操控仿真,模拟其机械结构和运动仿真:进行人因工程学验证分析,为掘进机人因工程学的研究提供理论依据。首先,本文通过对EBZ230悬臂式掘进机的运动状态和机械结构的具体分析,基于掘进机使用环境的特殊性,并结合其实际情况,我们从掘进机工作环境、驾驶员界面及手伸界面设计、操控装置仪表显示和控制器设计等几个方面考虑,利用Solidworks建立各部件基本模型,通过Maya对模型进行优化,实现掘进机样机模型构建。其次,借助Unity3D虚拟现实平台构建交互式的悬臂式掘进机作业场景和施工过程仿真环境。利用平台提供的物理引擎和C#语言进行动态编程,完成掘进机各部分（截割头的旋转和升降运动、履带的行走运动、铲板的升降运动）的运动模拟,基于VR头盔的SDK设计了头盔显示器与视景控制模块的接口,使操控者通过佩戴VR头盔在虚拟仿真环境中进行操控,获得真实的操控体验,对仿真系统从操控舒适性、控制器流畅性、虚拟模型、操控空间设计,环境效应和仿真平台等方面做出理论评判。最后,用DELMIA软件和模糊综合评价法来评价虚拟仿真技术在掘进机人因工程学研究中的有效性和可行性。实验表明,系统运行稳定,操控效果真实流畅,满足操控者安全舒适的要求。该系统的研发,不但克服了真机研究中时间和空间的束缚,对掘进机人因工程学的研究具有重要意义,也为煤矿机械等特殊设备的人因工程学研究提供了新思路。
林旗清[3]（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。
朱秀丽[4]（2020）在《全息波导显示的光能追迹与成像分析》文中认为增强现实显示技术自20世纪90年代首次提出以后经过二十年的发展,逐渐展现出巨大的应用潜力,而全息波导显示作为实现增强现实的主要方案之一,也获得了广泛的关注和研究。一方面,全息波导显示产品的光效是衡量其综合性能的一个重要指标,由于体全息光栅和平板波导的引入,使其光效的计算比传统显示器的更加复杂。并且目前产品的光效大多是采用整体能量利用率进行估算,无法表征不同方向上人眼看到的图像亮度,因此亟需建立一个模型来计算输入单位光通量时不同视场下的图像亮度。另一方面,完整的全息波导显示系统包括微显示像源、准直系统、体全息光栅（VHG）、平板波导和人眼五个部分,现有的光学设计软件无法仿真整个系统的成像效果,因此亟需对目前的光学设计软件进行改进。本文内容主要围绕上述两个迫切需求展开,具体包括以下三个部分:（1）建立全息波导显示的光能追迹模型。根据光线的传播过程,分析全息波导显示中准直系统、出入VHG和人眼瞳孔对光束能量的影响并建模计算各部分造成的能量损失,然后结合像源的亮度计算不同视场下人眼看到的图像亮度。该模型需要的输入参数包括波导片的尺寸、微像源的光通量及相对光谱、VHG的衍射效率、瞳孔大小及位置等,输出结果包括各个视场下的能量损失以及输入单位光通量时的图像亮度。最后通过实验测量不同角度下图像的亮度,验证了一维扩瞳结构下模型在一定误差范围内的准确性。（2）基于ZEMAX的VHG元件的实现与优化。文章详细介绍了在ZEMAX的序列模式和非序列模式中利用动态链接库实现VHG表面和任意多边形物体的方法,解决了ZEMAX无法仿真VHG的衍射效率和任意形状的VHG的问题。紧接着本文提出了利用蒙特卡罗方法来优化VHG的思想,并详细阐述了其在ZEMAX中的实现过程。该方法避免了ZEMAX中基于光线分裂的仿真多级衍射的方法,解决了在输入光线数目较大时速度慢、精度低的问题。当光源发出的光线数目为500万,追迹的最小相对光线强度为10-9时,仿真结果表明优化后的仿真速度比优化前提高了五倍以上,同时优化后由阈值造成的能量损失也大幅降低。（3）全息波导显示成像质量的分析与优化。利用已经改善过的ZEMAX软件分别仿真了全息波导显示一维扩瞳结构和二维扩瞳结构下的成像效果,并对仿真图像中出现的暗条纹以及色彩分布不均等问题进行了详细分析。为了进一步扩大FOV,文章还仿真了多重复合光栅和多层玻璃基板下的全息波导显示系统。利用ZEMAX强大的MTF分析功能总结了影响系统MTF的关键因素。最后根据仿真结果图中的缺陷,从VHG的形状、能量利用率以及图像均匀性三个方面提出了优化方法。本文针对全息波导显示的光效和成像质量两个方面,提出了一种快速计算系统光效和仿真成像效果的方法。通过模型的计算结果以及软件的仿真结果,可以快速评估各因素对系统的影响,为实验优化提供指导意见。
孙路通[5]（2020）在《基于自由曲面的头盔显示器设计》文中研究指明头盔显示器技术源于20世纪初的军事需求,随着科学技术的不断发展逐渐演变为是一种集成光学、信号处理、计算机科学及精密机械等现代科学的全新显示技术,作为生活和工作的一种补充已经在教育培训、医疗保健和休闲娱乐等领域得到广泛应用,并且在其余领域的需求仍在日益增加。本文在此背景下开展研究工作,完成了多款头盔显示器光学系统设计,并提出一种基于自由曲面的新结构形式的双焦面头盔显示器光学系统设计方案。文章首先在大量文献调研基础上,研究了国内外头盔显示器在军、民两领域和自由曲面发展应用的情况,展望了发展趋势并表述了课题的背景与意义。随后分析了离轴光学系统中的矢量像差与其分布特性并结合人眼特性与不同应用需求,对头盔显示器光学系统视场、出瞳和畸变等性能参数进行了分析。随后结合参数分析与应用需求进行了以下头盔显示器光学系统的设计工作:（1）分别设计了自由曲面棱镜结构和离轴合成器结构两种不同结构形式的头盔显示器光学系统。对XY多项式和Zernike多项式进行了详细研究,并在进行离轴合成器结构系统设计时,分别使用非球面和自由曲面表征的结合器面型设计了两个光学系统进行对比。其中以自由曲面为表征光学面的系统MTF得到了较大提升,且畸变和RMS光斑半径也均得到有效控制。（2）提出并设计出一种基于自由曲面的可以实现头盔显示器双焦面显示的结构。设计采用棱镜为主体,采用一个非球面和两个自由曲面的设计结构,其中又有一个自由曲面采用两个不同表征函数共同组成的多面共体结构,极大的增加了设计的自由度。设计实例显示,这款双焦面头盔显示器光学系统拥有17°×16°的视场角,出瞳直径8mm,出瞳距18.25mm,使用波段486～656nm,焦距分别为95.2mm和35.2mm。这种结构采用单个图像生成单元、单个棱镜和两片反射镜,解决了传统方式上多焦面头盔显示器设计结构复杂,体积庞大的问题。（3）文章最后对三种结构设计方案进行了综合性能比较,总结了每种结构的优缺点,并对双焦面头盔显示器光学系统进行了加工和装配的公差分析,结果证明了该设计方案的可行性与正确性。
周晶[6]（2020）在《基于波导技术的透射式近眼显示设备光学系统研究》文中研究指明透射式波导近眼显示系统是一种将微显示器、成像目镜与波导相结合的紧凑双通道目视光学系统,在军用和民用领域都表现出了巨大的应用潜力和价值。使用者能够在透过波导观察到外界真实环境的同时,观察到微显示器所提供的虚拟信息,在特殊环境下对虚拟显示信息进行实时有效地获取。光波导技术可以使图像偏转180°,不仅简化了光路,还对目镜的出瞳进行了扩展,使得小出瞳直径的目镜就可以满足系统的使用要求,有利于光学系统的小型化和轻型化设计。出瞳扩展后形成的窥视窗可以放宽眼睛位置的公差,满足不同人群及多种功能的使用。然而,一维出瞳扩展仅对目镜出瞳的水平方向进行扩展,所形成的窥视窗垂直方向仍然较小,存在图像丢失的可能。全息波导二维扩展存在窥视窗内亮度较小的问题,影响人眼对虚拟信息的观察。因此本文针对进一步扩大窥视窗范围及提高窥视窗内的显示亮度,对透射式波导近眼显示系统进行设计与优化。本文对目前两种主要的波导耦合结构:几何波导和全息波导进行了仿真,对各自的出瞳扩展方式及优缺点做了深入分析。提出了将几何波导和全息波导结合对目镜出瞳进行二维扩展的设计方案,扩大窥视窗的同时保证窥视窗内的亮度。首先,针对两个波导的耦合过程中,产生的杂散光及光能量损失的问题,建立了目镜出瞳位置与几何波导中部分反射镜长度及间隔的数据模型。然后根据光线的约束条件及波导结构特性,确定了几何波导和全息波导的结构参数。其次,根据波导参数及人眼视觉特性,采用光学设计软件Zemax设计了配套的小出瞳直径（2.5mm）的目镜光学系统。最后借助光学仿真软件Lighttools将目镜系统和几何波导、全息波导系统集成并对整个光学系统进行仿真,针对仿真中出现的水平扩展间隔过大导致的图像丢失问题进行了系统改进,在全息波导中央加入水平的半反半透镜来防止窥视窗内图像缺失。并对系统多个典型视场的成像质量、出瞳辐照度分布、光学效率及亮度均匀性等方面进行了分析,各方面均满足人眼视觉特性。设计的系统视场为30°×40°,各视场MTF在40lp/mm均大于0.5。系统最终形成的窥视窗形状类似直角梯形,其上底为13mm,下底为18mm,高为28mm。在窥视窗内系统的最小光学效率达到48.1%。
丁闪闪[7]（2020）在《平面光波导系统光学特性研究》文中研究表明随着信息时代的发展,近眼显示技术在军用、商用、民用领域获得广泛应用,其结构也从传统的折返式透镜向平面光波导变化。传统的近眼显示器的光学系统较为复杂,存在多个折返光路,导致系统体积庞大;而平面光波导结构则降低了光学系统的复杂性,使整个系统更加紧凑、轻巧化。目前基于光波导近眼显示技术还不算成熟,一直存在着光能利用率低、视场小、高质量的衍射光栅制备难度大等问题。因此本文针对光波导系统现存的常见问题进行分析和解决。为了克服电子束加工成本高、周期长的问题,本文首先对光栅结构进行了设计,令光栅周期为固定值,以光栅的衍射效率为设计目标,标量理论为计算方法,得出最优的光栅结构为直角三角形;然后用矢量理论优化了光栅结构的各个参数。随后将设计的光栅结构代入光波导系统进行分析,由于设计的光栅周期为微米级,导致入射光需要以较大角度入射才能在波导中实现全反射,而入射角度过大时会导致光栅衍射效率的下降,从而降低整个系统的光能利用率。为了使垂直入射光也能发生全反射,提出了一种楔形光波导结构,不仅提高了系统的光能利用率并且增加了视场角和角度均匀性;为了实现较大的出瞳显示区域,对提出的楔形光波导系统进行出瞳扩展,为了保证扩展后出瞳图像的连续性和均匀性,对出瞳扩展后的楔形波导结构进行优化。最后采用无掩膜光刻直写技术制备了直角三角光栅,针对实际制备光栅衍射效率低于理论值的问题,提出了从傅里叶级数的角度分析高频信息对光栅表面结构的影响,理论分析了光栅结构误差和衍射效率之间的关系。
刘根[8]（2020）在《虚拟现实环境下人机交互与设备远程操控关键技术研究与应用》文中提出在智能制造系统的研究开发实践中,会遇到大量的人机交互（Human-Machine Interaction）和需要对机器设备进行远程操控（Teleoperation）的情况。很多数字化智能化的工厂都具备了先进的人机交互系统和对设备进行远程状态检测、调试和维护的能力。尤其是在高温、有毒、高电离辐射等恶劣工况条件下,工程技术人员可以通过先进的人机交互和遥操作技术对现场设备进行遥控操作,从而保护工作人员的身体免于损伤。人机交互和远程操控技术具有大量的市场需求和广阔的应用前景,相关的研究非常热门。随着虚拟现实和5G技术的发展,为人机交互和远程操控技术注入了新的技术元素。基于传统技术的人机交互和远程操控已经不能满足人们的需求。人们需要构建一个具有逼真可视化效果,能够与虚拟场景进行自然交互,在虚拟现实环境中对设备进行远程操控的系统。本文以开发出虚拟现实环境下的人机交互和设备远程操控系统为目标,分别研究了该系统所需攻克的若干技术问题,包括基于视觉的数据采集技术,场景预建模和3D显示技术,低延时、安全远程控制技术。本文主要内容如下:（1）提出通过机器视觉技术采集物理设备动作状态信息的相关方法,设计了多种视觉标记用于标记物理设备,将深度学习算法运用于对视觉标记的识别和跟踪定位,实验表明引入深度学习算法简化了双目和多目视觉的摄像机标定的过程,尤其是需要用到多摄像头,摄像头视野不规则重合的情况下,本文所提出的方法能够很好地识别出附着在设备上和人手上的视觉标志并实现对视觉标志的定位,从而间接获取到所附着物体的姿态、动作等信息。（2）为解决虚拟现实场景实时构建问题,本文设计了一套物理设备预建模并结合视觉信息进行模型实时加载的场景构建方法,不同于三维重建技术,该方法不需要复杂的视觉和激光扫描设备以及高配置的计算机系统。本文使用透镜式VR（Virtual Reality）显示技术,将实时构建的场景,分别投射到左眼和右眼,实现沉浸式立体显示。（3）针对控制信号传输和处理中的延时问题,本文优化了通信链路并提出了一种模型预测显示的方法,以降低信号传输的延时。实现了基于PLC（Programmable Logic Controller）作为控制终端的远程控制。（4）整合本文所提出的多项关键技术,基于HTC Vive头盔显示系统平台,开发实现了一套虚拟现实环境下的人机交互和设备远程操控系统。该系统能够根据视觉采集的信息实时构建3D场景,并能将虚拟环境中的操作关联到实体设备,实现实体设备与虚拟场景的实时同步。
刘奡[9]（2019）在《彩色全息波导显示系统中的关键技术研究》文中研究说明随着技术的迅猛发展,为满足现代空战中飞行员显示器件轻型化、大视场、随视跟踪、高分辨率、全彩化等要求而逐渐列装的头盔显示器（Head Mounted Display）开始得到了民用消费市场的广泛关注和深入的研究。在衍射光波导器件中,体全息光栅（Volume Holographic Grating）波导方案是一种极具潜力的技术途径,该路线在衍射效率、制备成本以及设计加工难度等方面具有显着的优势,行业内相关工作者对于该方向的探索从未停歇。但就目前而言,基于全息体光栅的全息波导显示技术还处于研究阶段,尚有几个方面的问题亟待解决,其中包括:1,缺乏涵盖几何光学与波动光学的统一系统仿真平台,同时综合远场成像与近场耦合计算意味着巨大的算力需求;2,受限于全息材料折射率调制度较小等原因,系统的视场角带宽（FOV）较小;3,大出瞳情况下的显示均匀性、清晰度、色彩等方面还未达到商用要求的水平;4,其批量制备的工艺方法与设备也有待进一步的研究与开发。针对上述问题,本论文对彩色全息波导显示系统进行了深入的研究与开发,掌握了其中涉及的几项关键技术,主要开展了以下几个方面的工作,并取得了相应的成效:基于波动光学与几何光学原理,首次通过自编程序接口与商用软件平台的结合,建立了全息波导显示器件特性与成像模拟系统仿真平台;并通过仿真与实验的结合,揭示了全息体光栅、波导结构相关参数与系统成像性能之间的相关性,指出了影响系统指标的关键因素,并对其做出了相应的优化。通过自主配置和优化光致聚合物全息材料,设计优化全息波导显示器件结构,优化光栅参数与全息曝光制备工艺等三个技术维度,建立了体全息光栅波导显示系统视场角带宽扩展方法,并进行了原理性的设计与实验验证。首次研究分析了大视场下,全息波导显示系统出瞳均匀性问题。论文对较大FOV范围内从不同耦入角度的载像光波在波导内传导过程及耦出过程进行光线追迹,抽象出输出光强与FOV角度、传播路径上耦出光栅局部峰值效率,显示均匀性之间的关联关系模型,选择出瞳光强样本群的变异系数作为系统出瞳的均匀性判据,通过遗传算法程序,优化耦合输出光栅的效率分布,在保证系统整体光效的同时,优化系统出瞳在红、绿、蓝、白场显示时亮度均匀性大于25%的要求。另外,光栅器件对波长的选择性,以及自身的色散特性,对实现彩色显示系统的要求是一个极大的挑战,论文从波长复合与层叠,系统色偏机制的研究上,深入讨论了全息波导显示系统彩色实现的技术与方法;文中通过对彩色全息波导显示系统中的上述关键技术的深入研究,开发了全息波导显示系统仿真设计模型,研制了高性能的光致聚合物全息材料,初步建立了全息体光栅制备工艺体系,设计并成功研制彩色全息波导显示系统原理样机。该样机出瞳面积达到23mm*23mm;FOV达到35°*25°,光效达150nit/lm,达到国内领先水平。
陈志东[10]（2019）在《符合人眼视觉特性的近眼显示技术研究》文中研究指明近眼显示,也称头戴显示或可穿戴显示,是一种通过特殊设计的光学系统在使用者的正常视野中创建数字图像的技术。基于近眼显示技术的近眼显示器（也称头戴显示器）是实现虚拟现实及增强现实应用的重要手段之一,其能够让使用者感受到沉浸式的虚拟现实体验或虚实融合的增强现实体验,因此在军事、教育、医疗、娱乐、广告等领域有着巨大的应用潜力,以近眼显示为基础的硬件更是被视为下一代的移动智能终端。尽管关于近眼显示技术的研究已经持续了数十年,目前仍然没有一项成熟的技术能够让设备足够轻便简单,以符合“以人为本”的理念。符合人眼视觉特性的近眼显示方案应该具备体积小巧、重量轻便、大视角、高分辨率以及能提供无疲劳真三维显示效果等特征。本文对近眼显示技术的研究现状及所存在的问题进行调研并分析,在这基础上,重点在减少近眼显示系统的体积、提高图像清晰度、提升显示视角、增加深度线索方面开展了相关的研究工作。本文结合近年来出现的新技术,围绕了纯反射式的光学系统、数字光场、计算全息以及虚拟视网膜投影等技术展开了较为全面的研究与探讨,并利用这些技术分别搭建了 4种相应的近眼显示光学系统。论文的主要研究内容及创新性工作如下:（1）基于离轴三反结构的大视角近眼显示系统离轴式纯反射型结构是近眼显示系统实现的一种重要方法。当前,此类型结构具有无色差、光能利用率高、结构紧凑等特点。但是该结构存在显示视角窄小的弊端。针对该不足,本文提出了一种新的基于离轴三反的光学系统设计方法。与传统采用的实际面型不同,本文的方法采用理想的反射面作为设计的初始面型,排除了实际面型像差带来的优化干扰,而着重对镜片的空间位置进行优化。该方法可用于大视角纯反射型系统的设计。基于该方法,本文采用三个自由曲面反射镜实现了一个满足人体头部生理结构的纯反射型近眼显示系统,系统的对角线显示视角为40度。在60 cycles/mm的空间频率下,系统最大畸变小于5%,调制传递函数（MTF）值大于0.1。（2）基于数字光场的高像素利用率实时近眼显示系统当前,近眼显示应用数字光场技术可实现多深度显示效果,但是数字光场存在计算速度慢,分辨率低的问题。因此本文对数字光场近眼显示系统的内容生成及显示过程进行分析,提出基于数字光场的高像素利用率实时近眼显示方法。该方法根据人眼瞳孔的位置,并行反向投射光线,高速生成相应的数字光场近眼显示图像。结合GPU硬件实现光线追踪算法的加速,并搭建相应近眼数字光场系统,实现了场景的实时渲染和近眼显示。该方法能让人眼观测到尽量多的像素,能够实现较高的像素利用率。该系统能够实现单眼640×360分辨率,每秒近60帧的三维场景渲染及显示,其光场生成效率是普通光栅化方法的7倍。（3）基于计算全息的紧凑型大视角快速近眼显示系统计算全息技术能够真正还原物体的三维光场,将其应用于近眼显示可实现连续深度的显示效果。但是当前的计算全息近眼显示系统存在系统长度长、视角小、计算消耗大的问题。针对这些问题,本文提出了基于计算全息的紧凑型大视角快速近眼显示方法。该方法采用发散光做为照明光源,结合傅里叶光学变换系统,实现了紧凑型的计算全息近眼显示系统,该系统对角线视角超过60度,光学长度40mm。另外,在生成计算全息图过程中,本文所提算法考虑了人眼视窗特性,大大降低了传统生成算法中存在的数据冗余。仅使用1.5%的计算资源就能实现接近于传统传统计算全息图的再现效果。（4）基于虚拟视网膜投影的超轻便近眼显示系统现阶段,为了解决辐辏调节问题,大多数近眼显示方案普遍具有头部冗余器件过于沉重复杂的问题。因此,本文提出基于虚拟视网膜投影的超轻便近眼显示方法。虚拟视网膜投影能够在解决辐辏与调节的矛盾的同时,不消耗计算资源及牺牲分辨率,极大简化了显示系统的复杂性。另外,本文将光学投影器件与电子控制器件分离,将显示无关的部件转移到手持设备终端,进一步减小了显示系统尺寸。该系统对角线视角超过60度,重量不超过30克,并能够提供深度线索的近眼显示系统。本文对4种近眼显示光学系统进行了综合像质评价和性能比较,总结了每种解决方案的优缺点。根据研究结果预见,利用体全息光学元件实现虚拟视网膜显示的近眼显示系统是未来最可行的方案。
二、头盔显示技术的发展（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、头盔显示技术的发展（论文提纲范文）
（1）基于自由曲面光学的光场AR头戴显示光学系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 头戴显示光学系统的发展现状与应用 |
| 1.2.1 头戴显示光学系统的发展现状与趋势 |
| 1.2.2 头戴显示光学系统的应用 |
| 1.3 本文研究内容与结构 |
| 第二章 头戴显示光学系统的设计基础 |
| 2.1 头戴显示光学系统概述 |
| 2.1.1 头戴显示系统分类 |
| 2.1.2 头显系统设计需求分析 |
| 2.2 光学理论基础 |
| 2.2.1 矢量像差理论 |
| 2.2.2 自由曲面表征 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 光场头戴显示光学系统的设计分析 |
| 3.1 视觉辐辏调节冲突 |
| 3.2 光场头显系统的技术选型 |
| 3.2.1 目镜光学技术 |
| 3.2.2 光场显示技术 |
| 3.3 光场头显系统的设计原理 |
| 3.3.1 光场理论和集成成像原理 |
| 3.3.2 光场头显系统的概念原型 |
| 3.3.3 光场头显系统的光学原理 |
| 3.3.4 光场头显系统的设计思路 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 光场头戴显示光学系统设计 |
| 4.1 光场头显系统的总体设计指标 |
| 4.2 离轴三反光学模组的研究与设计 |
| 4.2.1 光路分析与设计指标 |
| 4.2.2 初始结构设计 |
| 4.2.3 光学系统设计与像质评价 |
| 4.3 棱镜光学模组的研究与设计 |
| 4.3.1 反射棱镜光学模组的研究与设计 |
| 4.3.2 补偿棱镜光学模组的研究与设计 |
| 4.3.3 棱镜光学模组结果分析 |
| 4.4 目镜光学模组比较 |
| 4.5 微透镜阵列的研究与设计 |
| 4.5.1 子透镜的设计方法 |
| 4.5.2 微透镜阵列设计 |
| 4.6 光场头显系统设计与像质评价 |
| 4.7 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）虚拟仿真技术在掘进机人因工程学分析中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 人因工程在设备方面的研究 |
| 1.2.2 虚拟现实技术研究现状 |
| 1.2.3 基于虚拟现实技术的人因工程学研究 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 基于人因工程学的虚拟仿真设计基础及功能模块 |
| 2.1 悬臂式掘进机 |
| 2.2 掘进机虚拟设计 |
| 2.2.1 工业设计阶段 |
| 2.2.2 工程研制阶段的虚拟设计 |
| 2.3 三维虚拟开发平台 |
| 2.4 掘进机虚拟仿真系统主要组成 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 悬臂式掘进机虚拟视景系统设计 |
| 3.1 悬臂式掘进机虚拟样机建模 |
| 3.1.1 悬臂式掘进机结构分析 |
| 3.1.2 悬臂式掘进机三维模型的搭建 |
| 3.1.3 三维模型的格式转化 |
| 3.1.4 三维模型的部件关系梳理 |
| 3.2 仿真样机物理属性添加与配置 |
| 3.2.1 刚体配置 |
| 3.2.2 关节配置 |
| 3.3 悬臂式掘进机虚拟模型优化 |
| 3.4 行走机构仿真建模 |
| 3.4.1 履带对运动的影响 |
| 3.4.2 履带的制作 |
| 3.4.3 Unity3D中的履带仿真方案 |
| 3.5 悬臂式掘进机虚拟视景系统设计 |
| 3.5.1 虚拟视景系统环境设计 |
| 3.5.2 虚拟视景系统作业空间设计 |
| 3.5.3 虚拟视景系统手伸界面设计 |
| 3.5.4 虚拟视景系统操控仪表显示设计 |
| 3.5.5 掘进机控制器设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 掘进机虚拟仿真交互系统的设计 |
| 4.1 虚拟仿真模型的导入 |
| 4.2 掘进机运动模拟系统的设计 |
| 4.2.1 截割头的升降和转动 |
| 4.2.2 铲板的升降及星轮的运动 |
| 4.2.3 截割头碰撞煤岩效果 |
| 4.3 VR头盔与掘进机视景驱动 |
| 4.3.1 头盔显示技术 |
| 4.3.2 数据头盔信息采集模块 |
| 4.3.3 数据头盔与掘进机模型的视景驱动 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 掘进机虚拟仿真平台的分析及评价 |
| 5.1 操控舒适度分析 |
| 5.1.1 DELMIA软件介绍 |
| 5.1.2 操控分析 |
| 5.2 运用模糊评价法分析 |
| 5.2.1 模糊评价法 |
| 5.2.2 运用模糊评价法分析评价虚拟仿真平台 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（3）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 |
（4）全息波导显示的光能追迹与成像分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 增强现实发展简介 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文的研究意义及结构安排 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 结构安排 |
| 第二章 全息波导显示的理论基础 |
| 2.1 全息波导显示的基本结构 |
| 2.2 体全息理论 |
| 2.2.1 平面波与平面波的全息干涉 |
| 2.2.2 VHG的记录与布拉格衍射 |
| 2.3 全息波导显示的成像原理 |
| 2.3.1 内全反射 |
| 2.3.2 出曈扩展 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 全息波导显示的光能追迹与分析 |
| 3.1 光能追迹模型思路简介 |
| 3.2 光束出曈位置计算 |
| 3.2.1 出曈连续的关键因素 |
| 3.2.2 连续出瞳下位置计算 |
| 3.2.3 非连续出瞳下位置计算 |
| 3.3 光束能量计算方法 |
| 3.3.1 准直系统建模 |
| 3.3.2 VHG衍射效率建模 |
| 3.3.3 人眼建模 |
| 3.3.4 模型流程图 |
| 3.4 实验验证 |
| 3.4.1 光源能量测量 |
| 3.4.2 VHG衍射效率测量 |
| 3.4.3 图像亮度测量 |
| 3.4.4 模型计算结果 |
| 3.4.5 计算结果与测量结果对比 |
| 3.5 本章小节 |
| 第四章 基于ZEMAX的VHG元件的实现及优化 |
| 4.1 光学设计软件ZEMAX |
| 4.1.1 ZEMAX简介 |
| 4.1.2 ZEMAX的优势与缺陷 |
| 4.1.3 ZEMAX的改进方法 |
| 4.2 基于ZEMAX的 VHG元件实现方法 |
| 4.2.1 Kogelnik耦合波理论 |
| 4.2.2 严格耦合波理论 |
| 4.2.3 序列模式下VHG的实现 |
| 4.2.4 非序列模式下VHG的实现 |
| 4.2.5 任意多边形VHG的实现 |
| 4.3 VHG追迹精度的优化 |
| 4.3.1 蒙特卡罗方法 |
| 4.3.2 优化算法实现 |
| 4.3.3 优化结果 |
| 4.4 本章小节 |
| 第五章 全息波导显示的成像分析与优化 |
| 5.1 一维扩瞳成像分析与优化 |
| 5.1.1 FOV优化 |
| 5.1.2 单色全息波导显示成像仿真与分析 |
| 5.1.3 彩色全息波导显示成像仿真与分析 |
| 5.2 二维扩瞳成像分析与优化 |
| 5.2.1 中间光栅计算方法 |
| 5.2.2 单色全息波导显示成像仿真与分析 |
| 5.2.3 彩色全息波导显示成像仿真与分析 |
| 5.3 MTF分析 |
| 5.4 全息波导显示的成像优化 |
| 5.4.1 形状优化 |
| 5.4.2 能量利用率优化 |
| 5.4.3 均匀性优化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（5）基于自由曲面的头盔显示器设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.1.1 头盔显示技术概述 |
| 1.2 发展现状 |
| 1.2.1 头盔显示器研究现状 |
| 1.2.2 自由曲面研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容及结构安排 |
| 第2章 相关理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光学系统的像差特性 |
| 2.2.1 几何像差 |
| 2.2.2 离轴像差特性 |
| 2.3 人眼特性 |
| 2.3.1 人眼视觉特性 |
| 2.3.2 人眼立体视觉与辐辏冲突 |
| 2.4 头盔显示器光学系统设计参数 |
| 2.4.1 MTF曲线 |
| 2.4.2 视场 |
| 2.4.3 出瞳距离 |
| 2.4.4 出瞳直径 |
| 2.4.5 畸变 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 头盔显示器光学系统设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 头盔显示器光学系统结构型式 |
| 3.2.1 共轴折射式光学系统 |
| 3.2.2 离轴合成器HMD光学系统 |
| 3.3 头盔显示器光学系统设计 |
| 3.3.1 自由曲面棱镜HMD设计 |
| 3.3.2 离轴合成器HMD设计 |
| 3.4 双焦面头盔显示器光学系统研究与设计 |
| 3.4.1 设计原理 |
| 3.4.2 像差特性与光学结构 |
| 3.4.3 设计分析与结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 公差制定与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 公差分析参数和评价 |
| 4.3 基于ZEMAX的双焦面HMD光学系统公差分析 |
| 4.3.1 近焦面公差分析 |
| 4.3.2 远焦面公差分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 研究内容总结 |
| 5.2 本文创新点 |
| 5.3 不足与展望 |
| 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 |
（6）基于波导技术的透射式近眼显示设备光学系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究目的和意义 |
| 1.2 透射式波导近眼显示器的应用领域 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.1.1 几何波导国外研究现状 |
| 1.3.1.2 全息波导国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.3.2.1 几何波导国内研究现状 |
| 1.3.2.2 全息波导国内研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 1.5 论文的整体框架 |
| 第2章 透射式波导近眼显示器关键技术研究 |
| 2.1 透射式波导近眼显示系统成像原理 |
| 2.2 两种主要的耦合方式 |
| 2.2.1 几何波导 |
| 2.2.1.1 几何波导原理 |
| 2.2.1.2 几何波导出瞳扩展原理 |
| 2.2.1.3 杂散光现象 |
| 2.2.2 全息波导 |
| 2.2.2.1 全息波导原理 |
| 2.2.2.2 全息波导出瞳扩展 |
| 2.2.3 几何全息波导组合 |
| 2.3 微显示器 |
| 2.4 人眼视觉特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 透射式波导二维扩展近眼显示系统设计 |
| 3.1 系统设计参数 |
| 3.2 垂直扩展波导结构设计 |
| 3.2.1 垂直扩展波导结构选择 |
| 3.2.2 目镜出瞳位置选择 |
| 3.2.3 变间距45°部分反射镜阵列 |
| 3.3 水平扩展波导结构设计 |
| 3.3.1 输入耦合光栅参数确定 |
| 3.3.2 输出耦合光栅参数确定 |
| 3.4 目镜系统设计 |
| 3.4.1 目镜系统参数确定 |
| 3.4.2 目镜系统初始结构 |
| 3.4.3 目镜系统优化与像质评价 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 透射式波导二维扩展近眼显示系统的仿真与改进 |
| 4.1 总体仿真 |
| 4.1.1 虚拟图像丢失问题 |
| 4.1.2 全息波导的改进 |
| 4.2 系统分析 |
| 4.2.1 窥视窗尺寸的确定 |
| 4.2.2 显示亮度均匀性 |
| 4.2.3 光学效率 |
| 4.2.4 杂散光 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 研究成果和创新点 |
| 5.2 进一步研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（7）平面光波导系统光学特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 近眼显示技术国内外发展与研究现状 |
| 1.3 课题研究的目的和意义 |
| 1.4 论文工作内容和章节安排 |
| 第二章 衍射光波导技术及光栅制备技术介绍 |
| 2.1 衍射光波导系统成像原理 |
| 2.2 衍射光学元件理论介绍 |
| 2.2.1 光栅的衍射原理 |
| 2.2.2 衍射微光学基本理论 |
| 2.3 衍射光波导显示性能参数 |
| 2.4 光栅制备技术 |
| 2.4.1 制备光栅的主要方法 |
| 2.4.2 关于无掩膜光刻直写设备的介绍 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光波导系统中衍射光栅的设计 |
| 3.1 标量衍射理论计算公式 |
| 3.2 浮雕光栅中各参数之间的关系 |
| 3.3 基于标量理论的浮雕光栅面型设计 |
| 3.4 严格耦合波理论对浮雕光栅参数的优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于衍射光栅的平面波导系统分析 |
| 4.1 基于衍射光栅的光波导系统分析 |
| 4.1.1 衍射光波导系统的建模 |
| 4.1.2 光束倾斜角入射光波导显示性能及波导结构设计 |
| 4.1.3 楔形光波导系统光能利用率分析 |
| 4.1.4 楔形光波导系统角度均匀性分析 |
| 4.2 楔形光波导结构优化与显示性能优化 |
| 4.2.1 楔形光波导系统出瞳扩展分析 |
| 4.2.2 波导系统的显示区域与出瞳距离 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 衍射光栅的制备和测试 |
| 5.1 浮雕光栅的制备 |
| 5.1.1 光刻胶的选择 |
| 5.1.2 光刻参数优化 |
| 5.2 光栅测试与误差分析 |
| 5.2.1 测试系统的搭建 |
| 5.2.2 测试结果与误差分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 文章总结 |
| 6.2 前景展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（8）虚拟现实环境下人机交互与设备远程操控关键技术研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景 |
| 1.1.3 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 目前存在的主要问题 |
| 1.4 本文结构 |
| 第二章 虚拟现实环境下人机交互与设备远程控制框架体系 |
| 2.1 虚拟现实环境下人机交互与设备远程控制框架体系 |
| 2.1.1 虚拟现实环境下智能设备远程控制系统框架 |
| 2.1.2 设备远程控制系统结构模型 |
| 2.1.3 虚拟现实环境下人机交互与设备远程控制系统构建过程 |
| 2.2 虚拟现实环境下人机交互与设备远程控制关键技术 |
| 2.2.1 设备运动过程数据采集技术 |
| 2.2.2 场景实时构建和3D显示技术 |
| 2.2.3 设备远程操控技术 |
| 第三章 基于多层神经网络和机器视觉的数据采集技术 |
| 3.1 基于多层神经网络和机器视觉的数据采集方法 |
| 3.2 视觉标记的设计 |
| 3.3 视觉标记的识别算法 |
| 3.4 基于多层神经网络的视觉标记定位算法 |
| 3.4.1 神经网络结构 |
| 3.4.2 训练样本的生成 |
| 3.4.3 训练神经网络 |
| 3.4.4 算法编程实现 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 虚拟场景实时构建与3D显示技术 |
| 4.1 虚拟场景实时构建方法 |
| 4.1.1 实时场景构建方法 |
| 4.1.2 Pro/Engineer+3dMax+Unity3D建模 |
| 4.1.3 建立模型物理驱动 |
| 4.2 3D显示技术 |
| 4.2.1 立体成像原理 |
| 4.2.2 眼镜式立体显示 |
| 4.2.3 基于HTC VIVE的显示系统搭建 |
| 4.2.4 UI界面 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于PLC的低延时、安全远程控制技术 |
| 5.1 远程控制系统的通信延时问题分析 |
| 5.2 远程控制系统的通信安全问题分析 |
| 5.3 基于PLC的设备远程控制 |
| 5.3.1 PLC结构原理和选型 |
| 5.3.2 PLC程序设计和与被控设备连接 |
| 5.3.3 PLC与上位机应用程序的连接 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 虚拟现实环境下设备远程控制系统集成和测试 |
| 6.1 虚拟现实环境下设备远程控制系统 |
| 6.2 系统集成 |
| 6.3 系统运行测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 附录2 专利及获奖情况 |
（9）彩色全息波导显示系统中的关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 头戴式显示(HMD)技术发展概况 |
| 1.2 增强现实(AR)显示技术发展现状 |
| 1.3 全息波导显示原理系统架构 |
| 1.4 课题研究意义与工作安排 |
| 第二章 全息波导显示的工作原理与设计基础 |
| 2.1 全息波导显示系统的基本结构 |
| 2.2 光的干涉和衍射 |
| 2.3 光学全息的基本原理 |
| 2.4 全息光栅的衍射效率 |
| 2.5 全息光学设计中的矢量分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 彩色全息波导显示系统仿真与设计 |
| 3.1 全息波导显示系统的彩色实现 |
| 3.2 全息光栅的建模 |
| 3.3 彩色全息波导显示系统的建模与仿真 |
| 3.4 全息波导显示系统的二维出瞳扩展 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 全息波导显示系统视场角带宽的扩展 |
| 4.1 体全息光栅的角度选择性 |
| 4.2 光致聚合物材料的优化 |
| 4.3 光栅的复合 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 全息波导显示系统的出瞳扩展 |
| 5.1 全息波导显示系统的一维扩展 |
| 5.2 出瞳扩展的均匀性、连续性分析及设计 |
| 5.3 光栅局部效率的精确控制方法与工艺 |
| 5.4 二维出瞳扩展结构及制备 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 彩色全息波导制备工艺及其显示系统实现与优化 |
| 6.1 全息波导光栅的制备 |
| 6.2 彩色全息波导成像中的色偏机制研究 |
| 6.3 彩色全息波导显示系统优化效果 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）符合人眼视觉特性的近眼显示技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 NED技术的发展 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外专利情况 |
| 1.2.2 NED实现方法和研究现状 |
| 1.3 课题的研究目标、工作内容及章节安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 NED系统显示及设计原理 |
| 2.1 基于几何光学的NED技术原理 |
| 2.2 基于衍射效应的NED技术原理 |
| 2.3 光学系统波像差理论 |
| 2.4 光学系统的频域分析 |
| 2.5 人眼的视觉特性分析 |
| 2.5.1 人眼的构造 |
| 2.5.2 人眼的分辨力及空间分辨率 |
| 2.5.3 人眼的视场角 |
| 2.5.4 人眼的立体视觉 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于离轴三反结构的大视角NED系统 |
| 3.1 离轴反射式系统介绍 |
| 3.2 三反光学系统结构形式 |
| 3.2.1 同轴三反光学系统结构形式 |
| 3.2.2 离轴三反光学系统结构形式 |
| 3.3 基于离轴三反结构的NED系统设计方法 |
| 3.3.1 同轴初始结构设计 |
| 3.3.2 离轴理想反射镜系统 |
| 3.3.3 离轴三反实际面型优化 |
| 3.4 离轴三反NED光学系统实验及结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于数字光场的高像素利用率实时NED系统 |
| 4.1 数字光场理论介绍 |
| 4.2 近眼数字光场采集 |
| 4.3 近眼数字光场显示 |
| 4.4 基于光线追踪的三维场景实时近眼数字光场显示 |
| 4.4.1 光线跟踪理论基础 |
| 4.4.2 基于光线追踪的近眼数字光场显示 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于计算全息的紧凑型大视角NED系统 |
| 5.1 计算全息术背景及原理介绍 |
| 5.2 大视角近眼全息显示原理 |
| 5.3 近眼全息显示光学系统设计 |
| 5.4 大视角近眼全息实验及效果 |
| 5.5 基于人眼特性的近眼计算全息加速方法 |
| 5.5.1 近眼计算全息显示系统特点分析 |
| 5.5.2 优化算法的数值实验 |
| 5.5.3 优化算法的光学再现实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 基于VRD的超轻便近眼系统 |
| 6.1 VRD技术介绍 |
| 6.1.1 麦克斯韦观察法原理 |
| 6.1.2 超轻薄VRD-NED系统原理 |
| 6.2 改进的VRD核心部件 |
| 6.2.1 光纤投影仪 |
| 6.2.2 全息器件的物理模型 |
| 6.2.3 大数值孔径HOE的制作 |
| 6.3 超轻薄的VRD-NED系统 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 研究内容总结 |
| 7.2 创新性工作说明 |
| 7.3 不足与研究展望 |
| 缩略词 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
四、头盔显示技术的发展（论文参考文献）
- [1]基于自由曲面光学的光场AR头戴显示光学系统设计[D]. 姚璐. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [2]虚拟仿真技术在掘进机人因工程学分析中的应用研究[D]. 刘李军. 西安科技大学, 2020(01)
- [3]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)
- [4]全息波导显示的光能追迹与成像分析[D]. 朱秀丽. 东南大学, 2020(01)
- [5]基于自由曲面的头盔显示器设计[D]. 孙路通. 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), 2020(02)
- [6]基于波导技术的透射式近眼显示设备光学系统研究[D]. 周晶. 长春理工大学, 2020(01)
- [7]平面光波导系统光学特性研究[D]. 丁闪闪. 合肥工业大学, 2020(02)
- [8]虚拟现实环境下人机交互与设备远程操控关键技术研究与应用[D]. 刘根. 郑州轻工业大学, 2020(07)
- [9]彩色全息波导显示系统中的关键技术研究[D]. 刘奡. 东南大学, 2019
- [10]符合人眼视觉特性的近眼显示技术研究[D]. 陈志东. 北京邮电大学, 2019(01)