虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實頭戴顯示關(guān)鍵技術(shù)及應用項目

1、虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實頭戴顯示關(guān)鍵技術(shù)及應用項目公示材料一、項目名稱虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實頭戴顯示關(guān)鍵技術(shù)及應用二、推薦單位北京理工大學申報單位：歌爾股份有限公司、北京聯(lián)想軟件有限公司、北京耐德佳顯示技術(shù)有限公司、北京小鳥看看科技有限公司三、項目簡介本項目得到國家杰出青年科學基金、國家自然科學基金儀器專項、國家863計劃項目、國家973計劃項目、國家重點研發(fā)計劃項目的支持。虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實是下一代計算平臺的主要人機界面形式，頭戴顯示是虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實系統(tǒng)中最重要的信息呈現(xiàn)方式，包括沉浸式虛擬現(xiàn)實顯示技術(shù)和透視式增強現(xiàn)實顯示技術(shù)。目前，頭戴顯示技術(shù)正在向著穿戴無擾化、輸出高清化、呈現(xiàn)舒適化的方向發(fā)展

2、，是本領(lǐng)域的國際研究熱點。本項目申報團隊歷經(jīng)近30年長期深入探索，開展了一系列以構(gòu)建實際應用系統(tǒng)為目標、以解決國際前沿的共性技術(shù)難題為核心的研究工作，并在以下方面取得了技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)明：l、在超輕薄頭戴顯示方面，提出了先進的超輕型自由曲面棱鏡光學設(shè)計與加工方法，在視場角、分辨率、透視效果等關(guān)鍵技術(shù)指標上領(lǐng)先于國際同類產(chǎn)品；提出了平面波導和自由曲面相結(jié)合的顯示方法，實現(xiàn)了超輕薄型透視顯示；提出了結(jié)合視力校正功能的曲面波導增強現(xiàn)實顯示方法，首次消除了用戶佩戴雙重眼鏡的困擾。2、在大視場頭戴顯示方面，王涌天教授早在1992年就提出了在目鏡中有意引入大量桶形畸變結(jié)合電子畸變校正的設(shè)計方案，實現(xiàn)了低成本大

3、視場沉浸式顯示；提出了自由曲面光學無縫拼接及其光學透視補償方法，實現(xiàn)了無視點畸變的大視場高分辨增強現(xiàn)實頭戴顯示；提出了多通道自由曲面拼接方案，徹底突破了傳統(tǒng)頭戴顯示器中視場角分辨率光學不變量的限制。3、在真三維頭戴顯示方面，提出了自由曲面光學空分復用方法，實現(xiàn)了雙焦面的頭戴顯示；提出了基于微結(jié)構(gòu)陣列的近眼三維光場渲染方法，實現(xiàn)了稠密光場頭戴三維顯示；提出了復振幅調(diào)制計算全息頭戴顯示方法，實現(xiàn)了符合人眼觀察習慣的動態(tài)連續(xù)深度的真三維顯示。在上述技術(shù)發(fā)明的基礎(chǔ)上，面向應用成功研制了穿戴無擾化的超輕薄光學透視式頭戴顯示系統(tǒng)、輸出高清化的大視場頭戴顯示系統(tǒng)、呈現(xiàn)舒適化的真三維頭戴顯示系統(tǒng)，在國內(nèi)外產(chǎn)生

4、廣泛影響。獲得授權(quán)專利148項（132項發(fā)明專利和16項外觀/實用新型專利），其中包括PCT專利4項、美國專利9項、歐洲專利1項；發(fā)表論文161篇，其中SCI論文89篇；出版專著1部；制定國家標準3項、行業(yè)標準1項。包括信息領(lǐng)域5位院士的鑒定專家組一致認為“項目組在自由曲面超輕型增強現(xiàn)實透視式頭戴顯示、平面波導與自由曲面結(jié)合的超輕薄頭戴顯示、自由曲面拼接式大視場角高分辨率頭戴顯示、基于光場和全息的真三維頭戴顯示等方面取得了突出的創(chuàng)新，成果達到了國際領(lǐng)先水平”。成果獲得2017年中國光學工程學會創(chuàng)新技術(shù)一等獎。四、推廣應用情況本項目取得的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的頭戴顯示研究成果具有顯著優(yōu)勢，各項主

5、要性能指標超過國外同類產(chǎn)品。項目成果已在國內(nèi)外100余家單位推廣應用，產(chǎn)生了重大的社會效益和近百億余元的經(jīng)濟效益，有力地推動了虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實行業(yè)的發(fā)展。五、曾獲科技獎勵情況頭戴式顯示技術(shù)研究及應用獲2017年度中國光學工程學會創(chuàng)新技術(shù)獎一等獎。六、主要知識產(chǎn)權(quán)證明目錄部分授權(quán)專利列表知識產(chǎn)權(quán)類別知識產(chǎn)權(quán)具體名稱國家(地區(qū))授權(quán)或申請?zhí)柺跈?quán)日期權(quán)利人發(fā)明人發(fā)明專利Wide angle and high resolution tiled head-mounted display device美國US9244277B22016-01-26北京理工大學、亞利桑那大學程德文、王涌天、華宏發(fā)明專利Wi

6、de angle and high resolution tiled head-mounted display device歐洲EP2564259B12015-01-21北京理工大學、亞利桑那大學程德文、王涌天、華宏發(fā)明專利Optical see-through free-form head-mounted display美國US9239453B22016-01-19北京理工大學、亞利桑那大學程德文、華宏、王涌天發(fā)明專利Wearable display apparatus美國US9366870B22015-06-03北京耐德佳顯示技術(shù)有限公司程德文、王涌天、劉越發(fā)明專利Display appa

7、ratus and system and display method thereof美國US9052505B22015-06-09北京耐德佳顯示技術(shù)有限公司程德文、王涌天、劉越發(fā)明專利一種折反拼接式廣角鏡頭中國ZL201510702258.02017-12-01北京理工大學程德文、宮辰、許晨、王涌天、劉越發(fā)明專利一種真實立體感的光場頭盔顯示系統(tǒng)中國ZL201410240121.32016-03-09北京理工大學王涌天、宋維濤、程德文、劉越發(fā)明專利一種折反拼接式廣角鏡頭中國ZL201410222287.22016-04-27北京理工大學程德文、宮辰、許晨、王涌天、劉越發(fā)明專利一種用于頭盔顯示器

8、的可調(diào)節(jié)視度的光學系統(tǒng)中國ZL201410222654.92016-06-01北京理工大學程德文、許晨、王涌天、劉越發(fā)明專利一種真實立體感的光場頭盔顯示裝置中國ZL201410238755.52016-01-20北京理工大學王涌天、宋維濤、程德文、劉越發(fā)明專利一種投影式平面波導頭盔顯示器中國ZL201410143847.52016-04-27北京理工大學程德文、宋維濤、王涌天、劉越發(fā)明專利具有擴展邊緣的雙視場自由曲面棱鏡頭盔顯示器用光學系統(tǒng)中國ZL201210344356.82016-09-07北京理工大學王涌天、王慶豐、程德文發(fā)明專利寬視場高分辨率拼接式頭盔顯示裝置中國ZL201080015

9、063.42015-07-22北京理工大學、亞利桑那大學程德文、王涌天、華宏發(fā)明專利自由曲面雙焦面單目立體頭盔顯示器裝置中國ZL201110404197.12015-11-25北京理工大學程德文、王涌天、劉越發(fā)明專利一種光學透射投影式立體頭盔顯示器中國ZL201010621156.32016-04-13北京理工大學程德文、王涌天、翁冬冬、劉越發(fā)明專利目鏡中國ZL200910089422.X2011-04-27北京理工大學程德文、王涌天發(fā)明專利輕小型大視場自由曲面棱鏡頭盔顯示器光學系統(tǒng)中國ZL200810167800.72010-08-11北京理工大學程德文、王涌天、劉越、常軍發(fā)明專利一種柱面基

10、底衍射光學元件的制作方法中國ZL201410208856.82016-08-17北京理工大學劉娟、王緒剛、張楠楠、韓劍、王涌天發(fā)明專利一種基于衍射光學元件的波導顯示器中國ZL201410225325.X2017-12-26北京理工大學劉娟、韓劍、王涌天發(fā)明專利基于全息衍射光學元件的消色差的波導顯示系統(tǒng)中國ZL201410210221.12016-05-04北京理工大學劉娟、張楠楠、王涌天發(fā)明專利一種應用全息元件的視度型顯示裝置中國ZL201010523877.02015-07-15北京理工大學王涌天、潘奕捷、劉娟、劉冬梅、史瑞、謝敬輝發(fā)明專利頭戴式立體視覺觀片器中國ZL201110057220

11、.42015-11-25北京理工大學李勤、張晶、翁冬冬、劉越、王涌天發(fā)明專利頭戴式微投影立體視覺顯示器中國ZL201110063150.32016-04-13北京理工大學翁冬冬、王涌天、劉越、李勤、張楠、張晶發(fā)明專利一種基于在線學習的移動增強現(xiàn)實跟蹤注冊方法中國ZL201410059259.32017-04-05北京理工大學劉越、桂振文、王涌天發(fā)明專利一種戶外大范圍自然場景的移動增強現(xiàn)實注冊方法中國ZL201410059271.42017-06-06北京理工大學王涌天、桂振文、劉越發(fā)明專利一種無色差的頭戴設(shè)備用廣角內(nèi)調(diào)焦鏡頭及頭戴設(shè)備中國ZL201410300498.32016-09-07青島

12、歌爾聲學科技有限公司王元鵬、楊春、姜濱發(fā)明專利一種觸摸屏控制方法及裝置中國ZL201410266809.92016-09-07青島歌爾聲學科技有限公司張向軍；姜濱發(fā)明專利頭戴顯示設(shè)備用鏡頭及頭戴顯示設(shè)備中國ZL201410101653.92017-05-03北京小鳥看看科技有限公司楊春，周宏偉發(fā)明專利具有光學透鏡和顯示屏的顯示系統(tǒng)及其圖像顯示方法中國ZL201410275482.12016-03-23青島歌爾聲學科技有限公司趙博剛，王晨陽，楊春，周宏偉發(fā)明專利一種頭戴顯示器中國ZL201410846460.62016-09-21青島歌爾聲學科技有限公司郭寧，李曉東，李克發(fā)明專利一種微顯示目鏡，

13、頭戴目鏡系統(tǒng)和頭戴可視設(shè)備中國ZL201410787574.82017-02-08青島歌爾聲學科技有限公司王元鵬，楊春發(fā)明專利一種3D圖像的顯示方法和一種頭戴設(shè)備中國ZL201410854774.02017-06-13青島歌爾聲學科技有限公司尹琪，周宏偉發(fā)明專利頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備瞳距調(diào)節(jié)機構(gòu)及頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備中國ZL201611061449.42019-02-26歌爾科技有限公司包安寧發(fā)明專利基于虛擬現(xiàn)實的圖像顯示方法和裝置中國ZL201710587489.02019-06-18歌爾科技有限公司夏欽展發(fā)明專利眼鏡顯示裝置及增強現(xiàn)實顯示方法中國ZL201410012531.22017-11-2

14、8聯(lián)想（北京）有限公司陽光，張振華發(fā)明專利增強現(xiàn)實顯示裝置及方法中國ZL201410090169.02019-03-29聯(lián)想（北京）有限公司陽光發(fā)明專利一種馬達矩陣控制方法及一種可穿戴設(shè)備中國ZL201610006963.12017-12-15北京小鳥看看科技有限公司郭衡江，周宏偉，韓玉才發(fā)明專利一種圖像處理方法及裝置中國ZL201610248151.82019-07-26北京小鳥看看科技有限公司畢祥坤七、主要完成人情況表姓名王涌天排名1技術(shù)職稱教授工作單位北京理工大學完成單位北京理工大學對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻提出本項目的總體學術(shù)思路和研究方案，是本項目的核心研究人員，是技術(shù)創(chuàng)新點1、2、3的

15、核心完成人。主要貢獻在提出了基于預畸變校正的虛擬現(xiàn)實頭戴顯示方法，實現(xiàn)了低成本大視場沉浸式顯示；提出了拼接式虛擬現(xiàn)實頭戴顯示方法，突破了單像源顯示方案中視場/分辨率光學不變量的限制；發(fā)明了基于光學拼接的大視場角高分辨率顯示方法，消除視點畸變。曾獲科技獎勵情況有關(guān)科研成果獲得國家科技進步二等獎1項、國家科技進步三等獎1項、省部級科技進步二等獎4項姓名程德文排名2技術(shù)職稱教授工作單位北京理工大學完成單位北京理工大學對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻是本項目核心技術(shù)的主要完成人，主要負責光學系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，對核心技術(shù)創(chuàng)新點1、2、3做出了貢獻。提出了超輕型自由曲面棱鏡光學解決方案；提出了自由曲面光學無縫拼接的大視

16、場角高分辨率頭盔顯示器方案；發(fā)明了基于微結(jié)構(gòu)陣列的透視式光場近眼顯示新方法，實現(xiàn)了稠密光場近眼真實感頭戴三維顯示。曾獲科技獎勵情況姓名劉娟排名3技術(shù)職稱教授工作單位北京理工大學完成單位北京理工大學對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻是本項目核心技術(shù)的主要完成人，承擔了計算全息光學系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，對核心技術(shù)創(chuàng)新點1和3做出了貢獻。提出了自由曲面和全息波導相結(jié)合的超薄顯示方法；提出了復振幅調(diào)制的計算全息頭戴顯示方法，設(shè)計并實現(xiàn)了基于振幅型和相位型空間光調(diào)制器的三維近眼顯示系統(tǒng)，實現(xiàn)了動態(tài)連續(xù)深度的三維增強現(xiàn)實頭戴顯示。曾獲科技獎勵情況姓名翁冬冬排名4技術(shù)職稱研究員工作單位北京理工大學完成單位北京理工大學對本項目

17、技術(shù)創(chuàng)造性貢獻是本項目核心技術(shù)的主要完成人，主要負責高沉浸感頭戴顯示技術(shù)的應用設(shè)計，對核心技術(shù)創(chuàng)新點2和3做出了貢獻。發(fā)明了低成本頭戴式微投影立體顯示技術(shù)；發(fā)明了自由曲面光場頭戴顯示方法，實現(xiàn)了深度可調(diào)的頭戴顯示。曾獲科技獎勵情況姓名劉越排名5技術(shù)職稱教授工作單位北京理工大學完成單位北京理工大學對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻是本項目核心技術(shù)的主要完成人，主要負責頭戴顯示系統(tǒng)的舒適度評測，對核心技術(shù)創(chuàng)新點3做出了貢獻。發(fā)明了自由曲面光學雙焦面空分復用方法以及在線學習的移動增強現(xiàn)實跟蹤注冊方法；解決了頭戴顯示器輻輳和聚焦狀態(tài)不一致引發(fā)的視覺疲勞難題等一系列佩戴舒適度難題。曾獲科技獎勵情況姓名陳靖排名6技術(shù)

18、職稱副教授工作單位北京理工大學完成單位北京理工大學對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻是本項目核心技術(shù)的主要完成人，主要負責頭戴顯示系統(tǒng)的注冊標定，對核心技術(shù)創(chuàng)新點3做出了貢獻。發(fā)明了虛實系統(tǒng)在線學習的移動增強現(xiàn)實跟蹤注冊方法；解決了頭戴顯示器虛擬物體和真實物體配準的難題。曾獲科技獎勵情況八、主要候選單位情況表候選單位排序1單位名稱北京理工大學對本項目實質(zhì)性貢獻（限200字）本項目團隊歷經(jīng)近30年長期深入探索，開展了一系列以構(gòu)建實際應用系統(tǒng)為目標、以解決國際前沿的共性技術(shù)難題為核心的研究工作，成功研制了穿戴無擾化的超輕薄光學透視式頭戴顯示系統(tǒng)、輸出高清化的大視場頭戴顯示系統(tǒng)、呈現(xiàn)舒適化的真三維頭戴顯示系統(tǒng)，

19、在國內(nèi)外產(chǎn)生廣泛影響。通訊地址北京市海淀區(qū)中關(guān)村南大街5號郵政編碼100081單位性質(zhì)大專院校單位類型中央屬單位是否法人單位組織機構(gòu)代碼I06單位所在地區(qū)北京市海淀區(qū)單位網(wǎng)址單位聯(lián)系人徐向平單位聯(lián)系人電位傳位聯(lián)系人手位聯(lián)系人電子郵箱xuxiangping項目聯(lián)系人程德文項目聯(lián)系人電目聯(lián)系人電子郵箱cdwlxk 項目聯(lián)系人手選單位排序2單位名稱歌爾股份有限公司對本項目實質(zhì)性貢獻（限200字）與北京理工大學密切合作，研究虛擬現(xiàn)實頭戴顯示的關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)和生產(chǎn)了相關(guān)

20、頭戴顯示系統(tǒng)，促進有關(guān)技術(shù)和系統(tǒng)在醫(yī)學、教育、體育、游戲、旅游、社交等領(lǐng)域的推廣應用。通過北京理工大學提供的優(yōu)秀光學改進設(shè)計方案，使頭戴式顯示系統(tǒng)具有畫面 分辨率高、視場角大、沉浸感強和眩暈感低的優(yōu)點，有效地降低了傳統(tǒng)頭戴顯示系統(tǒng)整機的體積、重量和成本，應用效果良好，得到用戶一致好評，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和重要的社會效益。通訊地址山東省濰坊市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)東方路 268 號郵政編碼261031單位性質(zhì)民營企業(yè)單位類型京外單位是否法人單位是組織機構(gòu)代碼729253432單位所在地區(qū)山東濰坊單位網(wǎng)址單位聯(lián)系人遲小羽單位聯(lián)系人電位傳真單位聯(lián)系人手機1860062019

21、7單位聯(lián)系人電子郵箱terry.chi項目聯(lián)系人姜濱項目聯(lián)系人電目聯(lián)系人電子郵箱Communication項目聯(lián)系人手選單位排序3單位名稱北京聯(lián)想軟件有限公司對本項目實質(zhì)性貢獻（限200字）經(jīng)過聯(lián)想和北京理工大學多年在AR方向的開發(fā)投入，研發(fā)成果已經(jīng)在消費領(lǐng)域和行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應用。在消費領(lǐng)域，聯(lián)想攜手迪斯尼推出全球首款沉浸式AR游戲設(shè)備，委托歌爾股份有限公司生產(chǎn)聯(lián)想Mirage AR智能頭盔，迄今售出超過30萬套。在行業(yè)應用領(lǐng)域，聯(lián)想和北京理工大學的AR相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品和方案在越來越多的行業(yè)客戶落地，比如中國商飛、海航集團、航天一院、上

22、海聯(lián)通等重要客戶都在使用聯(lián)想的行業(yè)解決方案提高生產(chǎn)效能。通訊地址北京市海淀區(qū)馬連洼街道西北旺路聯(lián)想總部園區(qū)郵政編碼100094單位性質(zhì)民營企業(yè)單位類型北京市屬單位是否法人單位是組織機構(gòu)代碼801145015單位所在地區(qū)北京市海淀區(qū)單位網(wǎng)址單位聯(lián)系人崔斌單位聯(lián)系人電位傳真單位聯(lián)系人手位聯(lián)系人電子郵箱cuibin項目聯(lián)系人崔斌項目聯(lián)系人電目聯(lián)系人電子郵箱cuibin項目聯(lián)系人手選單位排序4單位名稱北京耐德佳顯示技術(shù)有限公司對本項目實質(zhì)性貢獻（限200字）與北京理工大學密切合作研究增強現(xiàn)實頭戴顯示的關(guān)鍵技術(shù)，尤其是自由曲面和全息技術(shù)相關(guān)的增強現(xiàn)實頭戴顯示產(chǎn)