CN107065196B - 一种增强现实显示装置及增强现实显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增强现实显示装置及增强现实显示方法，涉及显示技术领域，能直观显示出虚拟图像和实景图像的遮挡关系，使虚拟图像更好的融入到实景图像中。其中，增强现实显示装置包括虚拟图像数据抽取单元、实景图像数据抽取单元和图像控制单元，图像控制单元与虚拟图像数据抽取单元和实景图像数据抽取单元分别相连，用于根据虚拟图像数据和实景图像数据，确定重合数据，接收重合数据的可视对象信息，根据可视对象信息，控制可视对象对应的内容处在显示状态，以及控制非可视对象对应的内容处在非显示状态；可视对象为虚拟图像，非可视对象为实景图像；或，可视对象为实景图像，非可视对象为虚拟图像。上述增强现实显示装置用于进行图像显示。

Description

一种增强现实显示装置及增强现实显示方法

技术领域

本发明涉及增强现实技术领域，尤其涉及一种增强现实显示装置及增强现实显示方法。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，简称为AR)技术是一种将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的增强的技术。在视觉化的增强现实中，用户利用增强现实显示装置，例如头盔显示器，把现实场景的实景图像与微显示器产生的虚拟图像合成在一起，便可以看到虚拟图像融入现实场景之后的景象。

然而，现有的头盔显示器虽然可以把虚拟图像和实景图像结合到一起，但是，以图1所示的图像为例，头盔显示器所产生的虚拟汽车图像11并不能遮挡现实场景的实景平台图像22，这就导致难以区分汽车和平台的深度关系，影响虚拟汽车图像11的显示效果，进而影响虚拟汽车图像11融入实景平台图像22的效果。因此，如何直观的显示出虚拟图像和实景图像之间的遮挡关系，使虚拟图像更好的融入到实景图像中，就成为了我们丞待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种增强现实显示装置及增强现实显示方法，能够直观的显示出虚拟图像和实景图像的遮挡关系，使虚拟图像更好的融入到实景图像中。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面提供了一种增强现实显示装置，包括：

虚拟图像数据抽取单元，用于对虚拟图像的虚拟图像数据进行抽取；

实景图像数据抽取单元，用于对实景图像的实景图像数据进行抽取；

与所述虚拟图像数据抽取单元和所述实景图像数据抽取单元相连的图像控制单元；所述图像控制单元用于根据所抽取的虚拟图像数据和所抽取的实景图像数据，确定虚拟图像数据和实景图像数据的重合数据，以及接收用户发送的重合数据的可视对象信息；其中，所述可视对象信息包括至少一个可视对象以及对应的可视对象位置数据，所述可视对象位置数据位于重合数据内；

所述图像控制单元还用于根据所述可视对象信息，控制可视对象对应的内容处在显示状态，以及控制非可视对象对应的内容处在非显示状态；其中，所述可视对象为虚拟图像，所述非可视对象为实景图像；或，所述可视对象为实景图像，所述非可视对象为虚拟图像。

在本发明所提供的增强现实显示装置中，图像控制单元可根据所抽取的虚拟图像数据和所抽取的实景图像数据，确定虚拟图像数据和实景图像数据的重合数据，并根据所接收的可视对象信息，控制可视对象对应的内容处在显示状态，以及控制非可视对象对应的内容处在非显示状态。这样一来，当某一可视对象为虚拟图像，其对应的非可视对象为实景图像时，图像控制单元可控制虚拟图像中对应可视对象的部分的内容处在显示状态，控制实景图像中对应非可视对象的部分的内容处在非显示状态，即使用户无法看到实景图像中被虚拟图像所遮挡的部分。当某一可视对象为实景图像，其对应的非可视对象为虚拟图像时，图像控制单元可控制实景图像中对应可视对象的部分的内容处在显示状态，控制虚拟图像中对应非可视对象的部分的内容处在非显示状态，即使用户无法看到虚拟图像中被实景图像所遮挡的部分。因此，采用本发明所提供的增强现实显示装置，能够直观的体现出实景图像与虚拟图像之间的遮挡关系，从而将虚拟图像更好的融入到实景图像中。

本发明的第二方面提供了一种增强现实显示方法，所述增强现实显示方法应用于如本发明的第一方面所述的增强现实显示装置中，所述增强现实显示方法包括：

对虚拟图像的虚拟图像数据进行抽取；

对实景图像的实景图像数据进行抽取；

根据所抽取的虚拟图像数据和所抽取的实景图像数据，确定虚拟图像数据和实景图像数据的重合数据；接收用户发送的重合数据的可视对象信息；其中，所述可视对象信息包括至少一个可视对象以及对应的可视对象位置数据，所述可视对象位置数据位于重合数据内；

根据所述可视对象信息，控制可视对象对应的内容处在显示状态，以及控制非可视对象对应的内容处在非显示状态；其中，所述可视对象为虚拟图像，所述非可视对象为实景图像；或，所述可视对象为实景图像，所述非可视对象为虚拟图像。

本发明所提供的增强现实显示方法的有益效果与本发明的第一方面所提供的增强现实显示装置的有益效果相同，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术中的虚拟图像和实景图像合并后的图像示意图；

图2为本发明实施例一所提供的增强现实显示装置的结构示意图一；

图3a为本发明实施例一所提供的虚拟图像示意图；

图3b为本发明实施例一所提供的实景图像示意图；

图3c为本发明实施例一所提供的虚拟图像和实景图像合并后的图像示意图一；

图3d为本发明实施例一所提供的虚拟图像和实景图像合并后的图像示意图二；

图4为本发明实施例一所提供的增强现实显示装置的结构示意图二；

图5为本发明实施例一所提供的液晶的光轴、第一偏光片的偏光轴、第二偏光片的偏光轴方向的示意图；

图6a为本发明实施例一所提供的增强现实显示装置的光线传播示意图一；

图6b为本发明实施例一所提供的增强现实显示装置的光线传播示意图二；

图7为本发明实施例一所提供的增强现实显示装置的结构示意图三；

图8a为本发明实施例一所提供的增强现实显示装置的光线传播示意图三；

图8b为本发明实施例一所提供的增强现实显示装置的光线传播示意图四；

图9为本发明实施例一所提供的增强现实显示装置的结构示意图四；

图10为本发明实施例二所提供的增强现实显示方法的流程图。

附图标记说明：

11-虚拟汽车图像； 22-实景平台图像；

1-虚拟图像数据抽取单元； 2-实景图像数据抽取单元；

3-图像控制单元； 4-虚拟图像；

5-实景图像； 6-第一偏光器件；

7-第二偏光器件； 8-光调制模块；

9-第三偏光器件； 10-分束器；

61-第一偏光片； 62-第一相位延迟片；

71-第二偏光片； 72-第二相位延迟片；

91-第三相位延迟片； 92-第三偏光片；

11-虚拟图像生成单元； 12-实景光线传输单元；

13-第一反射器件； 14-物镜；

15-第二反射器件； 16-目镜；

17-第三反射器件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例一

如图2所示，本实施例提供了一种增强现实显示装置，该增强现实显示装置具体包括虚拟图像数据抽取单元1、实景图像数据抽取单元2、以及与虚拟图像数据抽取单元1和实景图像数据抽取单元2分别相连的图像控制单元3。

其中，虚拟图像数据抽取单元1用于对虚拟图像的虚拟图像数据进行抽取，实景图像数据抽取单元2用于对实景图像的实景图像数据进行抽取。图像控制单元3用于根据所抽取的虚拟图像数据和所抽取的实景图像数据，确定虚拟图像数据和实景图像数据的重合数据，以及接收用户发送的重合数据的可视对象信息；其中，可视对象信息包括至少一个可视对象以及对应的可视对象位置数据，可视对象位置数据位于重合数据内。

图像控制单元3还用于根据可视对象信息，控制可视对象对应的内容处在显示状态，以及控制非可视对象对应的内容处在非显示状态。其中，可视对象为虚拟图像，非可视对象为实景图像；或，可视对象为实景图像，非可视对象为虚拟图像。

为了对可视对象和非可视对象进行更加清楚的表述，下面结合图3a～图3d对可视对象进行详细说明：

其中，图3a所示的图像为虚拟图像4，图3b所示的图像为实景图像5，图3c所示的图像为虚拟图像4和实景图像5合并后的组合图像。根据图3c所示的组合图像可知，虚拟图像数据和实景图像数据的重合数据所对应的图像区域为区域A和区域B，其中，区域A和区域B如图3d所示。

结合图3c和图3d可见，重合数据的可视对象信息中包括有两个可视对象，即区域A所对应的可视对象和区域B所对应的可视对象。根据图3c可以看出，针对区域A对应的图像来说，实景图像5遮挡了虚拟图像4，即区域A所对应的可视对象为实景图像5，非可视对象为虚拟图像4。针对区域B对应的图像来说，虚拟图像4遮挡了实景图像5，即区域B所对应的可视对象为虚拟图像4，非可视对象为实景图像5。

结合上述表述，在本实施例所提供的增强现实显示装置中，图像控制单元3可根据所抽取的虚拟图像数据和所抽取的实景图像数据，确定虚拟图像数据和实景图像数据的重合数据，并根据所接收的可视对象信息，控制可视对象对应的内容处在显示状态，以及控制非可视对象对应的内容处在非显示状态。这样一来，当某一可视对象为虚拟图像，其对应的非可视对象为实景图像时，图像控制单元3可控制虚拟图像中对应可视对象的部分的内容处在显示状态，控制实景图像中对应非可视对象的部分的内容处在非显示状态，即使用户无法看到实景图像中被虚拟图像所遮挡的部分。当某一可视对象为实景图像，其对应的非可视对象为虚拟图像时，图像控制单元3可控制实景图像中对应可视对象的部分的内容处在显示状态，控制虚拟图像中对应非可视对象的部分的内容处在非显示状态，即使用户无法看到虚拟图像中被实景图像所遮挡的部分。因此，采用本实施例所提供的增强现实显示装置，能够直观的体现出实景图像与虚拟图像之间的遮挡关系，从而将虚拟图像更好的融入到实景图像中。

需要说明的是，上述可视对象位置数据位于重合数据内是指，可视对象所对应的位置是位于虚拟图像和实景图像组合后所存在的重合区域的位置内的。

具体的，如图4所示，增强现实显示装置还可包括第一偏光器件6和第二偏光器件7。其中，第一偏光器件6用于将虚拟图像的光转换为偏振光，第二偏光器件7用于将实景图像的光转换为偏振光。

可选的，实景图像数据抽取单元2位于第二偏光器件7的出光侧，实景图像数据抽取单元2所抽取的实景图像数据为真实场景的光经第二偏光器件7转换成偏振光后所形成的实景图像的实景图像数据。

与之对应的，图像控制单元3包括光调制模块8和第三偏光器件9，光调制模块8与虚拟图像数据抽取单元1和实景图像数据抽取单元2分别相连。其中，光调制模块8用于根据所抽取的虚拟图像数据和所抽取的实景图像数据，确定虚拟图像数据和实景图像数据的重合数据，以及接收用户发送的重合数据的可视对象信息，根据可视对象信息，对虚拟图像和实景图像位于重合数据的内容对应的偏振光的偏振状态进行调制，使虚拟图像和实景图像中作为可视对象的内容所对应的偏振光从第三偏光器件9透出，第三偏光器件9遮挡虚拟图像和实景图像作为非可视对象的内容所对应的偏振光。

可以理解的是，为了将经第一偏光器件6转换的虚拟图像的偏振光，以及将经第二偏光器件7转换的实景图像的偏振光传输至光调制模块8，图像控制单元3还可包括分束器10，其中，分束器10设于第一偏光器件6与光调制模块8之间，以及第二偏光器件7与光调制模块8之间。

由于偏振光包括线偏振光和圆偏振光两种类型，基于此，第一偏光器件6、第二偏光器件7和第三偏光器件9的结构分别对应两种情况，下面以具体实施方式一和具体实施方式二分别对其进行说明：

具体实施方式一

当虚拟图像的光经第一偏光器件6转换的偏振光为线偏振光，以及实景图像的光经第二偏光器件7转换的偏振光为线偏振光时，第一偏光器件6为第一偏光片，第二偏光器件7为第二偏光片，第三偏光器件9为第三偏光片。其中，第一偏光片的偏光轴方向与第二偏光片的偏光轴方向垂直，第三偏光片的偏光轴方向与第一偏光片的偏光轴方向垂直。

与之对应的，光调制模块8为空间光调制器，空间光调制器包括相对设置的上玻璃基板和下玻璃基板，在上玻璃基板朝向下玻璃基板的表面设有公共电极，在下玻璃基板朝向上玻璃基板的表面设有像素电极，且公共电极与像素电极之间设有液晶。

如图5所示，空间光调制器中的液晶在未加电状态下的光轴方向与第一偏光片的偏光轴方向为+45°，空间光调制器中的液晶在未加电状态下的光轴方向与第二偏光片的偏光轴方向之间所成的夹角为-45°。

结合图6a以及图6b，以重合数据的可视对象信息中仅包括一个可视对象，以及第一偏光片的偏光轴方向为平行纸面方向，第二偏光片的偏光轴方向为垂直纸面方向，第三偏光片的偏光轴方向为垂直纸面方向为例，对第一偏光片、第二偏光片、空间光调制器和第三偏光片对光的调制原理进行具体说明：

虚拟图像的光入射至第一偏光片，经第一偏光片转换为偏振方向为平行纸面方向的线偏振光，实景图像的光入射至第二偏光片，经第二偏光片转换为偏振方向为垂直纸面方向的线偏振光。

虚拟图像的线偏振光经分束器10透射至空间光调制器上，同时，实景图像的线偏振光经分束器10反射至空间光调制器上。需要说明的是，线偏振光经过分束器10透射和反射后，其偏振方向均不发生改变。因此，经分束器10传输至空间光调制器的虚拟图像的线偏振光的偏振方向仍为平行纸面方向，经分束器10传输至空间光调制器的实景图像的线偏振光的偏振方向仍为垂直纸面方向。

空间光调制器在接收到虚拟图像的线偏振光和实景图像的线偏振光后，根据重合数据的可视对象信息，对虚拟图像和实景图像位于重合数据的内容对应的线偏振光的偏振状态进行调制。

具体的，如图6a所示，当空间光调制器的液晶不加电时，液晶处于水平状态，由于液晶的光轴方向与第一偏光片的偏光轴方向为+45°，液晶的光轴方向与第二偏光片的偏光轴方向之间所成的夹角为-45°，因此，虚拟图像位于重合数据的内容对应的线偏振光经液晶反射后，偏振方向变为垂直纸面方向。与此同时，实景图像位于重合数据的内容对应的线偏振光经液晶反射后，偏振方向变为平行纸面方向。

当经过空间光调制器调制后的虚拟图像和实景图像中位于重合数据的内容对应的线偏振光入射至第三偏光片时，由于虚拟图像的线偏振光的偏振方向与第三偏光片的偏光轴方向平行，此时，虚拟图像位于重合数据的内容对应的线偏振光可以全部由第三偏光片透出。而由于实景图像的线偏振光的偏振方向与第三偏光片的偏光轴方向垂直，此时，实景图像的线偏振光无法从第三偏光片透出。这种情况下，可视对象为虚拟图像，非可视对象为实景图像，即呈现出虚拟图像遮挡实景图像的效果。

如图6b所示，当对空间光调制器中与重合数据的对象信息中的可视对象位置数据所对应的液晶加电时，液晶会由水平状态翻转为竖直状态，此时，当虚拟图像位于重合数据的内容对应的线偏振光、以及实景图像位于重合数据的内容对应的线偏振光穿过液晶后，各自的偏振方向均不发生变化。此时，虚拟图像位于重合数据的内容对应的线偏振光的偏振方向仍为平行纸面方向，实景图像位于重合数据的内容对应的线偏振光的偏振方向仍为垂直纸面方向。

当经过空间光调制器调制后的虚拟图像和实景图像中位于重合数据的内容对应的线偏振光入射至第三偏光片时，由于虚拟图像的线偏振光的偏振方向与第三偏光片的偏光轴方向垂直，此时，虚拟图像位于重合数据的内容对应的线偏振光无法由第三偏光片透出。而由于实景图像的线偏振光的偏振方向与第三偏光片的偏光轴方向平行，此时，实景图像的线偏振光可全部由第三偏光片透出。这种情况下，可视对象为实景图像，非可视对象为虚拟图像，即呈现实景图像遮挡虚拟图像的效果。

需要说明的是，当第一偏光片的偏光轴方向为平行纸面方向，第二偏光片的偏光轴方向为垂直纸面方向时，第三偏光片的偏光轴方向也可为平行纸面方向，在该种情况下，如要实现可视对象为虚拟图像，非可视对象为实景图像，即呈现虚拟图像遮挡实景图像的效果，对空间光调制器中与重合数据所对应的部分的液晶加电即可。如要实现可视对象为实景图像，非可视对象为虚拟图像，即呈现实景图像遮挡虚拟图像的效果，不对空间光调制器的液晶加电即可。

同理，第一偏光片的偏光轴方向也可为垂直纸面方向，同时令第二偏光片的偏光轴方向为平行纸面方向，在该种情况下，第三偏光片的偏光轴方向既可以为垂直纸面方向，也可以为平行纸面方向，对光的调制原理与上述原理相同，此处不再赘述。

需要说明的是，空间光调制器中的液晶也可为TN模式的液晶，通过对TN模式的液晶施加电压，可以控制TN模式的液晶的偏转状态，进而实现对线偏振光的偏振状态的调制。

具体实施方式二

当虚拟图像的光经第一偏光器件6转换的偏振光为圆偏振光，以及实景图像的光经第二偏光器件7转换的偏振光也为圆偏振光时，如图7所示，第一偏光器件6包括第一偏光片61和λ/4波长的第一相位延迟片62，第二偏光器件7包括第二偏光片71和λ/4波长的第二相位延迟片72，第三偏光器件9包括λ/4波长的第三相位延迟片91和第三偏光片92。与之对应的，光调制模块8为空间光调制器。

其中，称第一偏光片61的偏光轴方向与第一相位延迟片62的光轴方向所成的夹角为第一夹角，称第二偏光片71的偏光轴方向与第二相位延迟片72的光轴方向所成的夹角为第二夹角，称第三偏光片92的偏光轴方向与第三相位延迟片91的光轴方向所成的夹角为第三夹角，第一夹角、第二夹角和第三夹角分别为45°或135°。

结合图8a以及图8b，以重合数据的可视对象信息中仅包括一个可视对象，以及第一夹角、第二夹角和第三夹角分别为45°为例，对第一偏光器件6、第二偏光器件7、空间光调制器和第三偏光器件9的工作原理进行具体说明：

由于第一偏光片61的偏光轴方向与第一相位延迟片62的光轴方向所成的第一夹角为45°，因此，虚拟图像的光经由第一偏光片61传输至第一相位延迟片62后，经第一相位延迟片62转换为左旋圆偏振光。由于第二偏光片71的偏光轴方向与第二相位延迟片72的光轴方向所成的第二夹角也为45°，因此，实景图像的光经由第二偏光片71传输至第二相位延迟片72，经第二相位延迟片72也转换为左旋圆偏振光。

虚拟图像的左旋圆偏振光经分束器10透射至空间光调制器上，同时，实景图像的左旋圆偏振光经分束器10反射至空间光调制器上。需要说明的是，圆偏振光经过分束器10透射后，其旋转方向不发生变换，而圆偏振光经过分束器10反射后，会使其旋转反向相反。因此，经分束器10传输至空间光调制器的虚拟图像的圆偏振光的旋转方向仍为左旋，经分束器10传输至空间光调制器的实景图像的圆偏振光的旋转方向转换为右旋。

空间光调制器在接收到虚拟图像的左旋圆偏振光和实景图像的右旋圆偏振光后，根据重合数据的可视对象信息，对虚拟图像和实景图像位于重合数据的内容对应的圆偏振光的偏振状态进行调制。

具体的，如图8a所示，当空间光调制器的液晶不加电时，液晶处于水平状态，因此，当虚拟图像位于重合数据的内容对应的左旋圆偏振光经液晶反射后，其旋转方向会转换为右旋。与此同时，当实景图像位于重合数据的内容对应的右旋圆偏振光经液晶反射后，其旋转方向会转换为左旋。

当经过空间光调制器调制后的虚拟图像和实景图像位于重合数据的内容对应的圆偏振光经第三相位延迟片91传输至第三偏光片92后，由于第三偏光片92的偏光轴方向与第三相位延迟片91的光轴方向所成的第三夹角为45°，因此，经第三相位延迟片91转换后的虚拟图像的线偏振光的偏振方向与第三偏光片92的偏光轴方向垂直，经第三相位延迟片91转换后的实景图像的线偏振光的偏振方向与第三偏光片92的偏光轴方向平行，此时，虚拟图像位于重合数据的内容对应的线偏振光无法由第三偏光片92透出，实景图像的线偏振光可以全部由第三偏光片92透出。这种情况下，可视对象为实景图像，非可视对象为虚拟图像，即呈现实景图像遮挡虚拟图像的效果。

如图8b所示，当对空间光调制器中与重合数据的可视对象信息中的可视对象位置数据所对应的液晶加电时，液晶会由水平状态翻转为竖直状态，此时，当虚拟图像和实景图像中位于重合数据的内容对应的圆偏振光穿过液晶后，各自的旋转方向均不发生变化。此时，虚拟图像位于重合数据的内容对应的圆偏振光的旋转方向仍为左旋圆偏振光，实景图像位于重合数据的内容对应的圆偏振光的旋转方向仍为右旋圆偏振。

当经过空间光调制器调制后的虚拟图像和实景图像位于重合数据的内容对应的圆偏振光经由第三相位延迟片91传输至第三偏光片92时，由于第三偏光片92的偏光轴方向与第三相位延迟片91的光轴方向所成的第三夹角为45°，因此，经第三相位延迟片91转换后的虚拟图像的线偏振光的偏振方向与第三偏光片92的偏光轴方向平行，经第三相位延迟片91转换后的实景图像的线偏振光的偏振方向与第三偏光片92的偏光轴方向垂直，此时，虚拟图像位于重合数据的内容对应的线偏振光可全部由第三偏光片92透出，实景图像的线偏振光无法由第三偏光片92透出。这种情况下，可视对象为虚拟图像，非可视对象为实景图像，即呈现虚拟图像遮挡实景图像的效果。

需要说明的是，第一夹角、第二夹角和第三夹角也可分别为145°，此时虚拟图像的光依次经过第一偏光片61和第一相位延迟片62后，会转换为右旋圆偏振光，同样的，实景图像的光依次经过第二偏光片71和第二相位延迟片72后，也会转换为右旋圆偏振光，后续空间光调制器对圆偏振光的调制原理与上述调制原理相同，此处不在赘述。

具体的，如图9所示，本实施例所提供的增强现实显示装置还可包括虚拟图像生成单元11，虚拟图像生成单元11的出光面设置第一偏光器件6，虚拟图像生成单元11与虚拟图像数据抽取单元1相连。当增强现实显示装置包括虚拟图像生成单元11时，虚拟图像数据抽取单元1用于根据虚拟图像生成单元11所生成的虚拟图像进行虚拟图像数据抽取。

可选的，虚拟图像生成单元11可为液晶显示器，也可为能够发射准直光的等离子显示器、有机发光二极管显示器等主动发光器件。当虚拟图像生成单元11为液晶显示器、等离子显示器、有机发光二极管显示器或其他类型的显示器时，虚拟图像数据抽取单元1可通过显示器中的驱动芯片对虚拟图像生成单元11所生成的虚拟图像的虚拟图像数据进行抽取。

可选的，本实施例所提供的增强现实显示装置中所包括的实景图像数据抽取单元2具体可为空间光调制器。

此外，请继续参见图9，为保证实景图像的光能够准确传输至第二偏光器件7中，增强现实显示装置还可包括实景光线传输单元12，该实景光线传输单元12的出光侧依次设置第二偏光器件7和实景图像数据抽取单元2。

具体的，实景光线传输单元12具体包括第一反射器件13、物镜14和第二反射器件15。其中，第一反射器件13用于将真实场景的光线反射至物镜14，第二反射器件15用于将经物镜14成像放大后的实景图像的光线反射至第二偏光器件7。

此外，请继续参见图9，增强现实显示装置还可包括目镜16和第三反射器件17。其中，目镜16用于将所述虚拟图像和实景图像组合后形成的组合图像进行放大，第三反射器件17用于将放大后的组合图像的光线传输至人眼中。

实施例二

本实施例提供了一种增强现实显示方法，该增强现实显示方法应用于如实施例一所提供的增强现实显示装置中。

如图10所示，增强现实显示方法具体包括：

步骤S1：对虚拟图像的虚拟图像数据进行抽取。

步骤S2：对实景图像的实景图像数据进行抽取。

步骤S3：根据所抽取的虚拟图像数据和所抽取的实景图像数据，确定虚拟图像数据和实景图像数据的重合数据；接收用户发送的重合数据的可视对象信息。其中，可视对象信息包括至少一个可视对象以及对应的可视对象位置数据，可视对象位置数据位于重合数据内。

步骤S4：根据可视对象信息，控制可视对象对应的内容处在显示状态，以及控制非可视对象对应的内容处在非显示状态。其中，可视对象为虚拟图像，非可视对象为实景图像；或，可视对象为实景图像，非可视对象为虚拟图像。

在本实施例所提供的增强现实显示方法中，根据所抽取的虚拟图像数据和所抽取的实景图像数据，确定虚拟图像数据和实景图像数据的重合数据，并根据所接收的可视对象信息，控制可视对象对应的内容处在显示状态，以及控制非可视对象对应的内容处在非显示状态。这样一来，当某一可视对象为虚拟图像，与之对应的非可视对象为实景图像时，可控制虚拟图像中对应可视对象的部分的内容处在显示状态，控制实景图像中对应非可视对象的部分的内容处在非显示状态，即使得用户无法看到实景图像中被虚拟图像所遮挡的部分。当某一可视对象为实景图像，与之对应的非可视对象为虚拟图像时，可控制实景图像中对应可视对象的部分的内容处在显示状态，控制虚拟图像中对应非可视对象的部分的内容处在非显示状态，即使得用户无法看到虚拟图像中被实景图像所遮挡的部分。因此，采用本实施例所提供的增强现实显示方法，能够直观的体现出实景图像与虚拟图像之间的遮挡关系，从而将虚拟图像更好的融入到实景图像中。

需要说明的是，上述对虚拟图像的虚拟图像数据进行抽取以及对实景图像的实景图像数据进行抽取的先后顺序的限定仅仅为了示意说明，在实际情况中，可先抽取虚拟图像数据，后抽取实景图像数据，也可先抽取实景图像数据，后抽取虚拟图像数据，当然，也可同时抽取实景图像数据和虚拟图像数据。

此外，增强现实显示方法还包括：将虚拟图像的光转换为偏振光，将实景图像的光转换为偏振光。具体的，将实景图像的光转换为偏振光可在对实景图像的实景图像数据进行抽取前进行。

对应的，步骤S4中根据可视对象信息，控制可视对象对应的内容处在显示状态，以及控制非可视对象对应的内容处在非显示状态具体包括：根据可视对象信息，对虚拟图像和实景图像位于重合数据的内容对应的偏振光的偏振状态进行调制，使虚拟图像和实景图像中作为可视对象的内容所对应的偏振光透出，遮挡虚拟图像和实景图像作为非可视对象的内容所对应的偏振光。

由于偏振光有线偏振光和圆偏振光两种类型，基于此，将虚拟图像的光转换为偏振光具体可包括：将虚拟图像的光转换为线偏振光；将实景图像的光转换为偏振光具体可包括：将实景图像的光转换为线偏振光。

或，将虚拟图像的光转换为偏振光具体可包括：将虚拟图像的光转换为圆偏振光；将实景图像的光转换为偏振光具体可包括：将实景图像的光转换为圆偏振光。

如若转换后的虚拟图像的光和实景图像的光分别为线偏振光，对虚拟图像的线偏振光和对实景图像的线偏振光的调制原理请参见实施例一中的具体实施方式一。如若转换后的虚拟图像的光和实景图像的光分别为圆偏振光，对虚拟图像的圆偏振光和对实景图像的圆偏振光的调制原理请参见实施例一中的具体实施方式二，此处不再重复叙述。

此外，在步骤S1之前，增强现实显示方法还可包括：生成虚拟图像。与之对应的，步骤S1具体可包括：根据所生成的虚拟图像，对虚拟图像的虚拟图像数据进行抽取。

此外，在步骤S2之前，增强现实显示方法还可包括：第一反射器件将真实场景的光线反射至物镜，物镜根据真实场景的光线进行成像，并将所成的实景图像放大，第二反射器件将经物镜放大后的实景图像的光线反射至第二偏光器件。

此外，在步骤S4之后，增强现实显示方法还可包括：目镜将所述虚拟图像和实景图像组合后形成的组合图像进行放大，第三反射器件将放大后的组合图像的光线传输至人眼中。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种增强现实显示装置，其特征在于，包括：

虚拟图像数据抽取单元，用于对虚拟图像的虚拟图像数据进行抽取；

实景图像数据抽取单元，用于对实景图像的实景图像数据进行抽取；

与所述虚拟图像数据抽取单元和所述实景图像数据抽取单元分别相连的图像控制单元；所述图像控制单元用于根据所抽取的虚拟图像数据和所抽取的实景图像数据，确定虚拟图像数据和实景图像数据的重合数据，以及接收用户发送的重合数据的可视对象信息；其中，所述可视对象信息包括至少一个可视对象以及对应的可视对象位置数据，所述可视对象位置数据位于重合数据内；

所述图像控制单元还用于根据所述可视对象信息，控制可视对象对应的内容处在显示状态，以及控制非可视对象对应的内容处在非显示状态；其中，所述可视对象为虚拟图像，所述非可视对象为实景图像；或，所述可视对象为实景图像，所述非可视对象为虚拟图像；

所述增强现实显示装置还包括第一偏光器件和第二偏光器件；所述第一偏光器件用于将所述虚拟图像的光转换为偏振光，所述第二偏光器件用于将所述实景图像的光转换为偏振光；

所述图像控制单元包括光调制模块和第三偏光器件，所述光调制模块与所述虚拟图像数据抽取单元和所述实景图像数据抽取单元分别相连；所述光调制模块用于根据所抽取的虚拟图像数据和所抽取的实景图像数据，确定虚拟图像数据和实景图像数据的重合数据，以及接收用户发送的重合数据的可视对象信息，根据所述可视对象信息，对所述虚拟图像和所述实景图像位于重合数据的内容对应的偏振光的偏振状态进行调制，使所述虚拟图像和所述实景图像中作为可视对象的内容所对应的偏振光从所述第三偏光器件透出，所述第三偏光器件遮挡所述虚拟图像和所述实景图像作为非可视对象的内容所对应的偏振光。

2.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述虚拟图像的偏振光和所述实景图像的偏振光分别为线偏振光；所述第一偏光器件为第一偏光片，所述第二偏光器件为第二偏光片，所述第三偏光器件为第三偏光片；所述图像控制单元还包括分束器，所述分束器用于将所述虚拟图像的线偏振光和所述实景图像的线偏振光传输至所述光调制模块；

其中，所述第一偏光片的偏光轴方向与所述第二偏光片的偏光轴方向垂直，所述第三偏光片的偏光轴方向与所述第一偏光片的偏光轴方向垂直；

所述光调制模块为空间光调制器，所述空间光调制器中的液晶在未加电状态下的光轴方向与所述第一偏光片的偏光轴方向为+45°，所述空间光调制器中的液晶在未加电状态下的光轴方向与所述第二偏光片的偏光轴方向之间所成的夹角为-45°。

3.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述虚拟图像的偏振光和所述实景图像的偏振光分别为圆偏振光；

所述第一偏光器件包括第一偏光片和λ/4波长的第一相位延迟片，所述第二偏光器件包括第二偏光片和λ/4波长的第二相位延迟片，所述第三偏光器件包括λ/4波长的第三相位延迟片和第三偏光片；

其中，所述第一偏光片的偏光轴方向与所述第一相位延迟片的光轴方向所成的夹角为第一夹角，所述第二偏光片的偏光轴方向与所述第二相位延迟片的光轴方向所成的夹角为第二夹角，所述第三偏光片的偏光轴方向与所述第三相位延迟片的光轴方向所成的夹角为第三夹角，所述第一夹角、第二夹角和第三夹角分别为45°或135°。

4.根据权利要求3所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述第一夹角、所述第二夹角和所述第三夹角的度数相等，所述图像控制单元还包括分束器，所述分束器用于将所述虚拟图像的圆偏振光传输至所述光调制模块，所述分束器还用于改变所述实景图像的圆偏振光的旋转方向，将改变旋转方向后的实景图像的圆偏振光传输至所述光调制模块。

5.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述的增强现实显示装置还包括虚拟图像生成单元，所述虚拟图像生成单元的出光面设置第一偏光器件，所述虚拟图像生成单元与虚拟图像数据抽取单元相连；所述虚拟图像数据抽取单元用于根据所述虚拟图像生成单元所生成的虚拟图像进行虚拟图像数据抽取。

6.根据权利要求5所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述虚拟图像生成单元为液晶显示器、等离子显示器或有机发光二极管显示器。

7.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述增强现实显示装置还包括实景光线传输单元，所述实景光线传输单元的出光侧依次设置所述第二偏光器件和所述实景图像数据抽取单元。

8.根据权利要求7所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述实景光线传输单元包括第一反射器件、物镜和第二反射器件；其中，所述第一反射器件用于将真实场景的光线反射至所述物镜，所述第二反射器件用于将经所述物镜成像放大后的实景图像的光线反射至所述第二偏光器件。

9.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述增强现实显示装置还包括目镜和第三反射器件；其中，所述目镜用于将所述虚拟图像和所述实景图像组合后形成的组合图像进行放大，所述第三反射器件用于将放大后的组合图像的光线传输至人眼中。

10.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述实景图像数据抽取单元为空间光调制器。

11.一种增强现实显示方法，其特征在于，所述增强现实显示方法应用于如权利要求1～10任一项所述的增强现实显示装置中，所述增强现实显示方法包括：

对虚拟图像的虚拟图像数据进行抽取；

对实景图像的实景图像数据进行抽取；

根据所抽取的虚拟图像数据和所抽取的实景图像数据，确定虚拟图像数据和实景图像数据的重合数据；接收用户发送的重合数据的可视对象信息；其中，所述可视对象信息包括至少一个可视对象以及对应的可视对象位置数据，所述可视对象位置数据位于重合数据内；

根据所述可视对象信息，控制可视对象对应的内容处在显示状态，以及控制非可视对象对应的内容处在非显示状态；其中，所述可视对象为虚拟图像，所述非可视对象为实景图像；或，所述可视对象为实景图像，所述非可视对象为虚拟图像；

所述增强现实显示方法还包括：将所述虚拟图像的光转换为偏振光，将所述实景图像的光转换为偏振光；

所述根据所述可视对象信息，控制可视对象对应的内容处在显示状态，以及控制非可视对象对应的内容处在非显示状态包括：根据所述可视对象信息，对所述虚拟图像和所述实景图像位于重合数据的内容对应的偏振光的偏振状态进行调制，使所述虚拟图像和所述实景图像中作为可视对象的内容所对应的偏振光透出，遮挡所述虚拟图像和所述实景图像作为非可视对象的内容所对应的偏振光。

12.根据权利要求11所述的增强现实显示方法，其特征在于，

所述将所述虚拟图像的光转换为偏振光包括：将所述虚拟图像的光转换为线偏振光；所述将所述实景图像的光转换为偏振光包括：将所述实景图像的光转换为线偏振光；

或，所述将所述虚拟图像的光转换为偏振光包括：将所述虚拟图像的光转换为圆偏振光；所述将所述实景图像的光转换为偏振光包括：将所述实景图像的光转换为圆偏振光。

13.根据权利要求11所述的增强现实显示方法，其特征在于，在所述对虚拟图像的虚拟图像数据进行抽取前，所述增强现实显示方法还包括：生成虚拟图像；

所述对虚拟图像的虚拟图像数据进行抽取包括：根据所生成的虚拟图像，对所述虚拟图像的虚拟图像数据进行抽取。