史晓刚，薛正辉，李会会，王丙杰，李双龙

（1. 北京理工大学 信息与电子学院，北京100081；2.北京枭龙科技有限公司，北京100144）

1 引 言

增强现实(Augmented Reality，AR)通过将计算机生成的虚拟信息叠加到真实环境中，来丰富人们与现实世界和数字世界的互动，以达到超越现实的感官体验。1968年，Ivan Sutherland使用光学透视头戴式显示器开发出了世界上第一套增强现实系统，命名为达摩克利斯之剑(The Sword of Damocles)[1]。1992年，波音公司的Tom Caudell和David Mizell在帮助工人组装飞机电缆时，创造了增强现实一词。同年，两个早期的增强现实原型系统由美国空军的L.B Rosenberg和哥伦比亚大学的Steven Feiner等人提出，它们分别是Virtual Fixtures虚拟帮助系统和KARMA机械师修理帮助系统。1997年，Ronald Azuma撰写了第一份关于增强现实的报告，提出了后来被广泛接受的AR定义。该定义包含三个特征：虚实结合；实时交互；三维注册。2000年，Bruce Thomas开发了第一款室外AR游戏，ARQuake，将AR带到了室外的真实场景。此后，随着智能手机等移动设备的不断更新，越来越多的AR应用程序被开发出来。2012年，谷歌眼镜的亮相掀起了新一轮的AR热潮[2]。随后，越来越多的企业和科研机构积极投身于AR技术的研发。随着AR技术的快速发展，AR产品已被广泛应用于游戏、军事、教育、医疗和零售等领域。

AR采用手势识别、眼球追踪等人机交互方式，能够给用户带来颠覆式的场景体验，被认为是继个人电脑和智能手机后的下一代计算平台[3]。然而，AR同时显示真实世界和虚拟世界的特点，以及传递高保真图像的需求，给其光学设计在视场角(Field Of View，FOV)、眼动范围(eye-box)大小和图像对比度等方面带来了巨大挑战。……