增强现实辅助维修技术研究进展

增强现实技术应用于复杂装备维修,可增加维修保障工作信息量与对复杂维修任务及维修过程的理解能力,提高维修保障效率。在分析当前典型增强现实原型系统基础上,研究了增强现实技术在复杂装备维修保障中应用的可行性,提出了增强现实装备维修中关键技术的解决途径,并对增强现实技术的发展趋势进行了展望。     

人机交互中的视线跟踪技术

介绍视线跟踪技术的基本原理及其在人仙交互技术中的应用,并结合所进行的多通道用户界面的研究工作,阐述视线跟踪技术在多通道用户界面中的应用与相应的多通道整合方法。     

视线跟踪技术研究

利用跟踪角膜反射-瞳孔中心的技术,构建了头部静止和头部自由运动两套视线跟踪系统,实时获取用户注视点的信息,通过电磁式位置跟踪器和共面彩色四点位置跟踪算法较好地解决了用户头部小范围运动问题,并且对系统的误差进行了详细分析.实验验证结果表明,头部静止视线跟踪系统实时跟踪误差小于1°,头部自由运动视线跟踪系统实时跟踪误差小于1cm,达到了良好的视线跟踪效果,为视线跟踪技术与人机交互设备的集成和广泛应用奠定了良好的基础.     

视线跟踪技术及其应用

本文介绍了研究、应用视线跟踪技术的必要性,回顾了视线跟踪技术的研究历程,概述了主要的视线跟踪技术及其原理,比较了各种视线跟踪技术的优缺点。重点探讨了当前常用的基于视频的瞳孔－角膜高光向量法的原理和技术,并介绍了视线跟踪技术的研究方向和发展趋势。最后对视线跟踪技术在人机交互、智能机器等领域的应用前景进行了介绍和展望。     

增强现实技术在远程现实中的应用研究

设计了基于移动机器人的远程现实系统,辅助机器人遥操作.为提高人机交互能力,把增强现实技术应用到远程现实当中,根据增强现实中三维注册的原理,推导了双曲面全景成像中基于视觉的注册算法,实现了三维虚拟机器人在全景图像中的注册定位.为了提供更加直观的人机交互界面,采用一种快速算法把圆形全景图进行近似的柱面展开,并将"增强远程现实"应用于展开的图像界面中.实验结果表明,增强远程现实改善了场景的视觉感官效果、增加了辅助信息,提高了人机交互能力.     

基于认知语义的视线跟踪人机交互任务设计

为实现视线跟踪人机交互系统中人-机可靠有效的会话,本文提出结合人类认知思维和交互任务执行情况的系统工作状态辨识方法。根据认知交互语义设计交互任务,对交互任务执行状况进行判断并统计执行结果,依据视线跟踪人机交互系统历史交互信息设计系统工作状态辨识算法和系统工作状态判断阈值,实现对系统工作状态的辨识。最后在建立的实验平台下进行了实验,实验结果表明:基于认知交互任务的系统工作状态辨识方法可以较准确的对系统当前工作状态做出判断,有效避免了米达斯接触问题等引起的误判。     

使用三角网的户外增强现实注册方式的研究

增强现实的关键技术是进行三维注册,即由真实场景计算虚实结合的参数。为扩大增强现实在户外的应用,提出了在真实场景主要物体上增加表面3D网格的方法来减少虚实结合参数计算的复杂程度。该方法既不需要增强现实室内应用开发所应用的标记,也无需目前户外应用所依赖的传感仪器。以户外地形为例,通过对视线与地形网格交点的计算快速得到以往需要两幅图像联合处理才能得到的三维信息并进行快速的虚实合成。该方法为户外增强现实系统关键技术的研究提供了一个新的思路。     

增强现实技术在交通领域应用的可行性分析

针对人们较为关注的交通安全、拥堵、交通时间合理化等问题,本文进行了现有交通问题的调研,并探讨了如何将较为成熟的增强现实技术运用于交通系统中.通过调研,作者们总结了在交通领域中应用AR技术的可行性包括:360度的实景实时预览、导航创新,以及提供准确的驾驶指导,但同时也有着技术、资源开发、推广普及的应用挑战.结合用户体验、情感化设计方法和趋势分析,作者们提出了AR头盔在交通领域的可行性应用方案,以实现可持续性的交通发展.     

基于增强现实技术的物联网数据呈现与交互

目的分析运用增强现实技术支持物联网数据呈现与交互的应用方式,并归纳其技术实现所需要的支持,为进一步的研究与应用提供思路和方法。方法根据增强现实技术应用于物联网数据呈现与交互的适用特性,对其应用可能进行分析描述。结论增强现实技术在物联网数据呈现、数据关联、数据交互、数据模拟、远程增强与协同操作等方面均有广阔的应用空间,能够提高数据呈现与交互过程中的直观程度、降低认知负担、支持更多样的呈现与交互形式,帮助建立更加智能与易用的物联网系统。     

基于增强现实的视触觉交互算法

视触觉增强现实(VHAR)技术可在虚实结合的场景中实现力触觉交互。本文基于Geomagic Touch触觉设备提出了一种新的视触觉增强现实交互算法,以快速特征点提取和描述算法(ORB)与角点光流跟踪算法(KLT)算法搭建基于自然特征的增强现实环境,并以此为框架融入触觉反馈接口,实现视触觉协同反馈的交互环境。该算法首先对真实场景中的触控笔进行虚拟注册,然后基于触觉设备的前向运动模型,实现虚拟触控笔与真实触控笔的6-DOF协同运动;最后通过虚拟触控笔实现对虚拟物体的操控,实现了更加真实、自然的视触觉人机交互。实验结果表明,此方法具有良好的实时性、可行性和准确性。     

基于场景平面结构的增强现实方法

提出了一种基于场景平面结构的增强现实方法.首先,选定图像序列中的两帧对目标场景进行局部的三维重建;然后,选择场景中某一平面作为处理和跟踪的对象,通过交互指定该平面内矩形的四个顶点作为虚拟对象的嵌入区域并建立局部参考坐标系,从而实现虚拟对象与三维场景的迅速对齐;最后通过鲁棒的场景平面跟踪算法实现虚拟对象在整个图像序列中的真实感嵌入,完全允许嵌入区域被部分遮挡的情况.真实序列图像的实验结果及对算法的分析验证了方法的有效性和可行性.     

采用视觉注册的户外增强现实技术的研究

目前户外增强现实技术多采用硬件跟踪的注册方法解决浏览展示方面的问题。为了户外规划设计方面的应用需求,需要使用更加便于交互的基于视觉的注册方法。利用计算机视觉的方法并辅助于测距仪器便可以计算出视觉注册中必备的标定点空间坐标,从而使得增强现实技术可以应用到图像级的户外规划设计领域,并通过将摄像机坐标系和世界坐标系重合设置简化了注册过程。这些工作将有助于用户在景区规划设计等领域做出更好的决策。     

桌面虚拟现实系统的眼动评测

利用Eye Link Ⅱ眼动仪视频叠加的方法,记录12名大学生被试操作虚拟现实软件过程中的行为和眼动指标,考察了被试在化身和方向键两种版本的桌面虚拟现实系统中的浏览行为。结果表明,化身组和方向键组的被试在浏览时间、注视点总数、平均注视时间上无显著差异;方向键组被试比化身组被试更多弛注视操作区域（化身或方向键）,意味着方向键版本需要更多的操作和控制;化身组和方向键组被试都表现出明显的学习效应。本研究表明眼动视频叠加是评估虚拟现实系统有效手段。     

基于投影重建的增强现实虚实注册方法研究

提出一种改进的、基于目标场景投影重建的增强现实虚实注册方法.方法分为两个阶段,离线阶段,对目标场景进行三维重建,恢复出目标场景的三维结构;实时阶段,求解摄像机与已知三维场景的变换关系,完成三维注册.实验结果证实了此法的可行性与有效性,与传统方法相比,该方法具有更加精确的注册效果.     

基于双光源的实时视线追踪系统

介绍了一个非穿戴式的低成本视线追踪系统。采用双近红外光源照射,单CCD相机获取信息的系统结构。并采用独特的双眼参数综合利用的方法来获取视线方向参数,使视线方向追踪效果更加稳定,并且同时扩大了有效追踪范围。此外,在视线方向参数获取、分析的过程中采用了一套快速算法使系统能满足实时性的要求。应用实例表明,该系统在人-机交互领域的应用已有了初步成效。     

应用虚拟现实技术的人机交互仿真系统开发

针对现有虚拟仿真系统在人机交互、实时响应、数据采集等方面存在的不足,综合运用多种虚拟现实软、硬件技术构建出一个可供人与虚拟操作对象进行实时人机交互的仿真系统。利用数据转换技术将设计对象导入该系统后,系统能通过实时采集人机交互过程中的相关操作数据,测量人机交互绩效,继而评价设计质量。实例应用证明了系统的可行性。     

基于多通道增强现实的机器人遥操作技术研究

在传统的预测仿真控制方法的基础上,提出了多通道增强现实遥操作控制策略,以克服通讯时延的影响。通过实际视频图像和预测仿真图形的叠加来消除模型的误差,同时基于TIN(Triangulated Irregular Network)表达的虚拟环境中物体模型,对虚拟环境中的虚拟接触力进行实时再现,提高操作者的临场感,辅助操作者完成精细的远程操作。实验结果验证了本文所提方法有效性和实用性。