头盔显示器作为图像显示与观察设备,利用其光学系统将像源发出的图像与外界景物合成二维图像放大至远处,以达到全图像视觉。其使用方式是头戴式,使用者可以在空间中自由行动,不但能很好的解放双手,自由支配行动,而且还有高临场的体验感。随着头盔显示技术的发展,头盔显示器已广泛应用于虚拟现实、医疗事业、可视化研究、教育事业、电子游戏、娱乐、航空飞行训练等多个领域。由于头盔显示器在日常生活中扮演着越来越重要的角色,许多研究人员对其光学系统以及制造技术做了深入探究,使头盔显示技术有了更大一步的发展。头盔显示器的光学系统的设计直接关系到显示图像的质量、头盔的重量以及用户的体验,所以在设计光学系统的过程中,需要考虑视野范围、精度、像差、双目对准以及畸变等基本性能指标参数。为此,在生产制造头盔显示器时,需要对这些基本参数进行测量,为下一步装调工作提供依据。本文中结合机器视觉技术研制了头盔显示器的检测系统,用CCD相机模拟人眼观察图像,在保证相机全视场的情况下完成了对头盔显示器的视场、精度、视差、双目对准以及畸变参数的测量。在这一过程中,本文的主要研究内容如下。(1)机器视觉检测系统整体方案的设计。根据头盔显示器的应用领域以及使用价值,结合前人的研究,对头盔显示器机器视觉检测系统的整体方案进行设计,选用合适且高精度的设备组件。(2)对系统的检测原理进行详细研究。首先对头盔显示器光学系统的检测原理进行分析,并对各个参数的检测方法进行详细介绍。(3)完成机器视觉检测系统的设备构建。此检测系统硬件设备主要分为五大部分:平行光管系统、图像采集系统、头盔装调系统、位移台控制系统、相应的用户软件。(4)对图像算法的研究。性能参数的计算基于CCD相机采集的测试图案。对图像采用去噪、二值化、阈值分割、边缘检测手段进行分析得到图像特征信息;采用亚像素重定位与灰度重心法相结合的技术手段得到相机视场与平行光管视场的对应关系。(5)研发机器视觉检测系统相应的软件部分。在Visual Studio2015的环境下,利用C#语言研发头盔显示器机器视觉检测系统相对应的软件,实现相机、运动控制器的启动、运作、参数设置、关闭等基本功能。采用模式搜索算法,实现CCD相机的中心与头盔显示器的眼位点自动对准,保证全视场测量。实现了视场、精度、视差、双目对准、畸变的测量功能,并将测量的结果以数据报表和图片的形式储存在相应的文件夹中,以便装调人员或有关实验人员参考使用。(6)提供完善的故障诊断模块。故障诊断模块主要对相机、位移台的正常启动、运作进行监测。本系统提供了用户手册,介绍了头盔显示器机器视觉检测系统的使用方法,并给出了可能出现的故障现象、导致故障的原因以及解决方案。本文完成了基于机器视觉技术的头盔显示器的性能检测系统的研制,以及相应的用户软件的开发,并对该系统的精准性进行了评测,定位精度为18?;并对其可能误差进行了分析,测得导轨的运动精度的不超过1?,及平行光管的视差不超过1.5?。该头盔显示器机器视觉检测系统在测量时,进行眼位点校准,在保证相机视野的完整性的情况下测量五个性能指标参数,并将结果值以直观的形式表示(数据报表、图形)。在开发的用户软件中包含故障初步诊断功能,使系统具有了自动化、智能化、安全、准确、可靠的特点。目前,该系统已投入生产使用。