基于视线跟踪的增强现实交互

为了给增强现实系统提供一种直接、自然及双向的交互手段,本文将视线跟踪技术和增强现实技术相结合,提出了基于视线跟踪的增强现实集成原型系统,该系统既能跟踪用户的视线方向,获得用户在场景的感兴趣区域,又能体现增强现实系统的特点.针对集成系统的基本要求,结合光学透视式头盔显示器的虚拟摄像机模型,详细介绍了系统的原理,光路设计和虚拟信息注册算法.实验结果表明,集成系统达到了良好的人机交互效果,为视线跟踪与增强现实技术的广泛应用奠定了良好的基础.     

基于OpenCL的异构系统并行编程

针对异构处理器在传统通用计算中利用率低的问题,提出基于开放计算语言OpenCL(open computing language)的新的通用计算技术,它提供了统一的编程模型。介绍了OpenCL的特点、架构及实现原理等,并提出OpenCL性能优化策略。将OpenCL与计算统一设备架构CUDA(compute unified device architecture)及其它通用计算技术进行对比。对比结果表明,OpenCL能够充分发挥异构处理平台上各种处理器的性能潜力,充分合理地分配任务,为进行大规模并行计算提供了新的强有力的工具。     

人体自由运动状态下的视线追踪算法研究*

针对人体在大空间范围内自由运动时视线方向难以追踪的问题,构建了一套基于光学跟踪设备的头戴式视线追踪系统。系统通过被动式光学追踪设备和头戴式眼部摄像机获取使用者的头部运动状态与眼部图像,然后依据初始标定结果来估计使用者自由运动状态下的视线方向;最后对系统进行简化,得到了适用于同类环境、与具体硬件设备无关的视线跟踪三点三面三变换几何模型。对系统进行应用实验和误差分析表明,使用者在3.0 * 3.2 * 2.0 m的大工作空间内自由运动时视线追踪误差为1.69度,频率为20赫兹。     

SSVEP刺激数量对AR-BCI性能的影响

基于稳态视觉诱发电位(Steady-State Visual Evoked Potentials,SSVEP)的脑-机接口(Brain-Computer Interfaces,BCI)可将不同频率的视觉刺激目标映射到某种控制指令中以达到控制外部设备的目的.为了探究AR-BCI对刺激数量的可容纳性及多目标刺激数量对AR-BCI分类精度的影响,文中设计了4组不同数量的刺激界面,并通过HoloLens(AR)眼镜进行显示.对比分析表明,随着刺激数量的增加,4种布局的分类正确率逐渐降低,并且刺激目标的位置会影响分类的精度.相同的实验范式下,通过比较计算机屏幕(PC)和AR两种显示终端的分类结果发现,刺激目标数量增多对AR-BCI的分类性能影响较大.目前的研究结果表明,刺激数量是影响AR环境中构建AR-BCI的关键因素.     

3D点云形状补全GAN

在真实的扫描环境中,由于视线遮挡或技术人员操作不当,实际采集到的点云模型会存在形状不完整的问题。点云模型的不完整性会对后续应用产生严重的影响,因此提出3D点云形状补全GAN用于完成点云模型的形状补全。该网络的点云重建部分由PointNet中用于数据对齐的T-Net结构与3D点云AutoEncoder网络相结合,来完成预测和填充缺失数据,识别器采用3D点云AutoEncoder中的Encoder部分对补全3D点云数据与真实的3D点云数据进行区分。最后,在ShapeNet数据集中训练上述网络结构,对所训练的网络模型进行验证并与其他基准方法进行定性比较。从实验结果可以看出,3D点云形状补全GAN可以将具有缺失数据的点云模型补全为完整的3D点云。在ShapeNet的3个子数据集chair,table以及bed上,相比基于3D点云AutoEncoder的方法,所提方法的F 1分数分别提高了3.0%,3.3%以及3.1%,相比基于体素3D-EPN的方法,所提方法的F 1分数分别提高了9.9%,5.8%以及4.3%。     

接收点移动的室外虚拟声场模拟研究与应用

声线跟踪算法是一种目前较为流行的基于几何声学声场模拟算法,但该方法依赖于特定接收点的位置,因此不能直接用于接收者处于不断移动状态的虚拟环境中。对此,提出一种步长法动态定义接收点位置的改进声线跟踪算法,有效解决了声场仿真中听音效果与计算效率的冲突问题,尤其适合于大规模室外虚拟环境中声场的模拟研究。并用Visual Studio2005和Matlab工具完成程序设计和结果处理,达到满意的听音效果和计算效率。     

自适应邻域选择的FPFH特征提取算法

在使用点云FPFH(Fast Point Feature Histograms)特征进行三维物体识别或配准时,人为主观调整邻域半径计算FPFH特征描述符具有随意性、低效性,整个过程不能自动化完成。针对该问题,提出了自适应邻域选择的FPFH特征提取算法。首先,对多对点云估算点云密度;然后,计算多个邻域半径以提取FPFH特征用于SAC-IA配准,统计配准性能最优时的半径与点云密度值,使用三次样条插值拟合法求出函数表达式,形成自适应邻域选择的FPFH特征提取算法。实验结果表明,该算法根据点云密度自适应选择合适的邻域半径,提升了FPFH特征匹配的性能,同时 加快了运算速度,具有指导价值。     

基于GPU的视频流拼接算法研究

为解决视频流的稳定实时拼接,结合图形处理器GPU强大的并行计算能力,提出了一种基于GPU的视频流拼接算法.提取视频流的帧图像,利用尺度不变特征变换(scale invariant feature transform,SIFT)算法在GPU上实现帧图像的特征提取与匹配,实现图像拼接,进而实现视频流的稳定实时拼接.基于GPU的SIFT算法充分利用了GPU的并行处理能力,加快了视频流拼接算法执行的速度,真正意义上实现了几个差异较大但具有公共视野的视频流快速稳定的拼接.     

三维城市交通微观仿真与信号优化方法

为提高城市交通干线信号配时方案的求解效率,提出微观交通环境构建和信号优化相结合的全自动信号配时生成算法.首先结合城市交通和栅格地图特点,利用图像处理技术实现干线路网自动化提取,构建微观交通仿真环境;然后通过改进车辆跟驰与换道模型,对城市交通车辆动态行为进行建模;最后提出以绿信比、相序、相位差和周期为优化参数,车辆平均时延、系统平均排队-车道长度比和系统通行能力为优化目标的改进快速非支配遗传算法NSGAⅡ优化模型.利用由多个交叉口组成的干线进行实例验证结果表明,算法能够有效地提高信号配时方案的求解效率和控制性能.