1.2.6　AR系统硬件设备

与AR系统分类相对应，AR系统的硬件设备可分为头盔显示设备、屏幕显示设备以及投影显示设备3种，北京理工大学的刘越对此进行了详细介绍[52]。

1．头盔显示设备

透视式头盔显示器分为两种：光学透视式头盔显示器与视频透视式头盔显示器。

1）光学透视式头盔显示器

光学透视式头盔显示器可以将虚拟和真实组合到一起。以往标准的封闭式头盔显示器让使用者不能直接地看到周围的任何真实物体。与之相反，透视式头盔显示器可以允许使用者直接看到周围的真实环境，再使用视觉或者视频技术将虚拟物体叠加在真实环境中。光学透视式头盔显示器通过在使用者眼睛前方放置光学合成器来工作。这个光学合成器是半透明材质的，使用者可以直接看到真实的环境景物。同时，它又具有一定的反射作用，可以将由头盔中的投影仪所产生的虚拟物体反射到使用者的眼睛里。图1-24表示了光学透视式头盔显示器的原理。

光学合成器通常会减少由外界射入使用者眼睛中的光线。某些更加精密的合成器可以选择让某些波长范围的光线进入使用者的眼睛。事实上，目前的大部分光学透视式头盔显示器都会减少来自真实世界的光线，所以它们在断电的时候就像一副太阳眼镜一样。

严格来讲，AR眼镜也属于头盔显示器的范畴，但因其体积大幅度缩小，使得其适用范围和便携性都得到了极大提升。谷歌的Google Glasses以及微软的HoloLens为AR眼镜的代表性产品。

2）视频透视式头盔显示器

与光学透视式头盔显示器相反，视频透视式头盔显示器由一个封闭式的头盔和一或两个放置在头盔上的摄像机组成。由摄像机给使用者提供真实环境的图像。虚拟物体的图像由场景生成设备产生，然后和由摄像机拍摄的图像合成起来。合成后的视频则由封闭式头盔中放置在使用者眼睛前方的小型显示器显示给使用者。图1-25表示视频透视式头盔显示器的原理。

2．屏幕显示设备

增强现实系统除了使用头盔式设备以外，还可以使用以屏幕显示器为基础的组成结构。如图1-26所示为以屏幕显示器为基础的系统构成。在这种结构中，由一或两个摄像机拍摄真实环境。既可以将摄像机固定，也可以使其处于运动状态，比如放置在一个运动中的机器人上，但是摄像机的位置必须能够被监测到。真实世界和虚拟图像的合成过程与视频透视式头盔基本一致，合成后的图像显示在使用者面前的显示器上。有时候，图像可以以立体的方式投影在显示器上，这时用户则必须佩戴立体眼镜才能看到立体的图像。

手持显示器也是一种屏幕显示器，它的最大特点是易于携带，常用于广告、教育和培训等。目前智能手机、平板电脑等移动设备为增强现实的发展提供了良好的平台。这些终端内置摄像头、GPS、陀螺仪等传感器，同时具有清晰度较高的显示屏，因此普及度很高，但沉浸感有待提高。

3．投影显示设备

投影显示设备将由计算机生成的虚拟信息通过投影仪直接投影到真实场景上进行增强，用户无需佩戴或手持任何设备，因此高亮度、高清晰度的投影仪为其主要的硬件设备。为了获得准确的投影位姿，设备配合摄像头进行位姿调整。