Monitor-based系統(tǒng)

在基于計(jì)算機(jī)顯示器的AR實(shí)現(xiàn)方案中，攝像機(jī)攝取的真實(shí)世界圖像輸入到計(jì)算機(jī)中，與計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)產(chǎn)生的虛擬景象合成，并輸出到屏幕顯示器，用戶從屏幕上看到最終的增強(qiáng)場(chǎng)景圖片。它雖然不能帶給用戶多少沉浸感，但卻是一套最簡(jiǎn)單使用的AR實(shí)現(xiàn)方案。由于這套方案的硬件要求很低，因此被實(shí)驗(yàn)室中的AR系統(tǒng)研究者們大量采用。

Video see-through系統(tǒng)

頭盔式顯示器（Head-mounted displays-HMD）被廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，用以增強(qiáng)用戶的視覺(jué)沉浸感。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究者們也采用了類似的顯示技術(shù)，這就是在AR中廣泛應(yīng)用的穿透式HMD。根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)原理又劃分為兩大類，分別是基于視頻合成技術(shù)的穿透式HMD（video see-through HMD）和基于光學(xué)原理的穿透式HMD（optical see-through HMD）。

圖表Video see-through增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

Optical see-through系統(tǒng)

在上述的兩套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案中，輸入計(jì)算機(jī)中的有兩個(gè)通道的信息，一個(gè)是計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬信息通道，一個(gè)是來(lái)自于攝像機(jī)的真實(shí)場(chǎng)景通道。而在optical see-through HMD實(shí)現(xiàn)方案中去處了后者，真實(shí)場(chǎng)景的圖像經(jīng)過(guò)一定的減光處理后，直接進(jìn)入人眼，虛擬通道的信息經(jīng)投影反射后再進(jìn)入人眼，兩者以光學(xué)的方法進(jìn)行合成。

三種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的性能比較

三種AR顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)策略在性能上各有利弊。在基于monitor-based和video see-through顯示技術(shù)的AR實(shí)現(xiàn)中，都通過(guò)攝像機(jī)來(lái)獲取真實(shí)場(chǎng)景的圖像，在計(jì)算機(jī)中完成虛實(shí)圖像的結(jié)合并輸出。整個(gè)過(guò)程不可避免的存在一定的系統(tǒng)延遲，這是動(dòng)態(tài)AR應(yīng)用中虛實(shí)注冊(cè)錯(cuò)誤的一個(gè)主要產(chǎn)生原因。但這時(shí)由于用戶的視覺(jué)完全在計(jì)算機(jī)的控制之下，這種系統(tǒng)延遲可以通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)部虛實(shí)兩個(gè)通道的協(xié)調(diào)配合來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。而基于optical see-through顯示技術(shù)的AR實(shí)現(xiàn)中，真實(shí)場(chǎng)景的視頻圖像傳送是實(shí)時(shí)的，不受計(jì)算機(jī)控制，因此不可能用控制視頻顯示速率的辦法來(lái)補(bǔ)償系統(tǒng)延遲。

另外，在基于monitor-based和video See-through顯示技術(shù)的AR實(shí)現(xiàn)中，可以利用計(jì)算機(jī)分析輸入的視頻圖像，從真實(shí)場(chǎng)景的圖像信息中抽取跟蹤信息（基準(zhǔn)點(diǎn)或圖像特征），從而輔助動(dòng)態(tài)AR中虛實(shí)景象的注冊(cè)過(guò)程。而基于optical see-through顯示技術(shù)的AR實(shí)現(xiàn)中，可以用來(lái)輔助虛實(shí)注冊(cè)的信息只有頭盔上位置傳感器。