装配工具的增强现实虚实遮挡研究

要有效提高增强现实的虚实融合效果,关键是解决虚拟物体与真实物体之间的相互遮挡关系,即虚实遮挡问题。本文拟采用一种基于不可见虚拟替身去替换真实物体的方法把虚实遮挡转换成虚拟物体之间的相互遮挡问题。本方法首先通过颜色阈值分割方法把目标物体从复杂背景中提取出来,然后通过基于单应性的三维注册方法计算出其在摄像机坐标系中的位置与姿态,最后把虚拟替身贴合到真实物体上。为验证上述方法的有效性,本文最后通过效率与效果分析实验对上述方法进行验证,实验结果表明,上述方法能够在满足实时性要求的前提下得到令人比较满意的虚实遮挡处理效果。     

摄像机标定及恢复目标点世界坐标的一种方法

实现了利用径向排列约束(RAC)的摄像机标定算法,成功标定单目摄像机的内部参数和外部参数.算法利用了成像过程中的RAC分解摄像机参数,提出了带有一阶径向畸变的摄像机模型,利用合理组织的求解次序使得每一步参数的求解都只须求解线性方程组.在此基础上提出了一种恢复目标物体在世界坐标系中的三维坐标的方法,为实现对目标物体位置的快速判断和跟踪提供了有力的前提.     

基于虚拟双目立体视觉的空间圆柱轴线测量

为了精确获取空间中圆柱的轴向向量,基于虚拟双目立体视觉设计了以摄像机坐标系为测量坐标系的被动式线结构光平移扫描测量系统.探索出基于光平面旋转相交于圆柱三维点云进而判断圆柱轴向量的计算方法,通过三维点云投影到二维图像平面分析数据避免了求三维曲率,简化了计算量.通过对柴油机缸盖表面圆孔的测量试验表明该方法具有较高精度,且方法简单.     

基于误差修正的遥操作力反馈技术研究

基于虚拟现实的遥操作技术是目前实现时延下遥操作准确力反馈的重要方法。分析了遥操作虚拟模型误差,提出以虚拟手指尖位移来获取场景中手指碰撞信息,利用基于弹簧、振子、阻尼的动力学模型计算虚拟力。为减小虚拟模型误差,以从端反馈数据修正虚拟场景碰撞信息,采用自适应的最小二乘法实现对动力学模型各参数的在线参数辨识。实验结果表明,上述方法可实现快速模型误差修正,并使虚拟力与真实力基本吻合,提高操作的准确性。     

基于OpenGL的机械零件虚拟装配方法

在机械零件及机械系统的设计中,装配是重要的一步,以往在个人计算机上实现三维机械零件的装配比较困难,现在,在OpenLG图形库的支持下可以仿真具有真实感效果的三维机械零件实体,文中对虚拟装配的方法及坐标系和光照效果进行了分析。     

基于WRP点云三维物体的优化分层研究

空间曲面光源的衍射计算研究中,将曲面光源转换为平面光源的集合是一种较为流行的算法。基于波前记录(WRP)方法,计算出三维物体点与WRP虚拟平面有效距离关系,并通过对不同三维物体进行WRP分层计算,得出三维物体WRP分层计算的最优化分层数。模拟及光电再现实验结果表明,该方法在一定程度上能够加快计算全息图生成速度,并且重建像质量较高。     

基于多幅图像的逆向造型方法初步研究

提出了一种由多幅图像初步恢复三维物体形状的方法。在共线光源（光源位于或接近摄像机的光轴上,并且照射方向平行于光轴）照射下,对置于旋转平台上的物体摄像;综合考虑所摄图像序列中包含的几何轮廓信息与光亮度信息,采用立体相交技术和剥离技术,逐步求精地得到三维物体的八叉树表示。这种初步的造型结果可作为其他更精确方法的基础。     

双摄像机双光源视线追踪系统标定方法研究

针对现有平面镜反射标定方法的不足,提出了一种基于多摄像机全局标定的视线追踪系统标定方法.通过在屏幕对面放置一对标定摄像机与系统摄像机构成多摄像机系统,标定摄像机直接拍摄标定目标,测量系统摄像机、光源和屏幕之间的空间位置关系.通过多摄像机全局标定确定系统摄像机和标定摄像机的坐标转换关系.通过坐标转换最终标定出系统摄像机坐标系中摄像机、光源、屏幕的空间位置关系.该方法解决了屏幕和光源不在系统摄像机视野范围内的问题,减小了图像误差.系统标定结果验证了该方法的有效性,同时为其他同类系统标定提供了一种解决问题的思路.     

基于BP神经网络的摄像机标定方法研究

在摄像机标定中,由于摄像机镜头存在多种非线性畸变,传统的标定方法需要建立复杂的数学模型来描述,因而增加了系统的复杂性和不稳定性.神经网络可以较好的处理非线性问题.提出了一种基于BP神经网络的标定方法,通过隐式标定来处理二维图像点和世界坐标系中的三维点之间的映射关系,使系统不经过复杂的摄像机内外参数标定,就可以获得物体的三维信息.实验表明,该方法有效可行.     

一种简便的计算机视觉定位方法

提出了一种基于计算机视觉的物体姿态定位方法,该定位方法只需对物体上事先设定的一个矩形的4个项点进行处理,即可按照特征点之间的矢量几何关系来获取摄像机坐标系中物体姿态的封闭解。该方法原理可靠,计算方便快捷,具有高精度、快速实时的优点。实验表明,该方法具备了较高的实用价值和理论意义。     

机器人广义稳态定理

根据虚功原理,提出了机器人广义稳态分析定理,实现了不同坐标系、不同方向问题之间的统一的力和力矩等效变换通解算法.     

弯管虚拟加工中的数据信息转换

在管件弯曲加工中,其开料、管端、弯管等工艺参数及成型过程的模拟与可视化,对检验与评价弯管件的特性、检验零件的装配情况、实现管件虚拟加工及装配都具有非常重要的意义.文中通过管材弯曲成形过程中管件的外形及加工等数据信息,分析了从图纸关键点坐标到数控弯管机加工坐标的转换方法,并给出计算实例和坐标转换程序流程图.     

基于虚拟视野的结构光条纹投影像素精准映射方法

针对像素尺寸差异、相位误差等导致相机与投影仪同名点像素坐标匹配错误、有效像素点缺失问题，提出一种基于虚拟视野的改进包裹相位-坐标映射方法。首先，对不同重叠视场下的条纹信息进行分析，确定较优投影模式；其次，设计两组高低频率的横纵条纹，提取低频相位极值计算虚拟投影视野、高频周期对真实和虚拟视野逐级编号，实现视野小范围匹配；最后，改进包裹相位坐标映射方法和相位差阈值判别准则，逐编号求解投影像素坐标，获得像素间的精准映射关系。实验结果表明，相位中相同像素区间的包裹相位均方根误差，相较于连续相位降低了78.6%。在平面和复杂表面实验中，有效像素数量相较于传统匹配增长了9.21倍和9.43倍，像素误匹配坐标比例由传统相位匹配的80.55%、59.4%降低至14.26%、12.56%,为自适应条纹测量技术中像素同名点匹配提供了可行的解决方案。     

增强现实环境中虚拟装配的研究与实现

利用增强现实渲染引擎osgART发了一个基于增强现实环境中的虚拟装配操作平台。通过提取组成零件模型表面的各个多边形面片的顶点坐标和法向量,利用OSG提供的线段类交集测试在运动零件模型的前表面建立一个局部碰撞检测网格。根据装配过程中约束零件自由度的需要,重点研究了相应的碰撞响应。最后用普通平键与键槽的装配实例说明了该平台的操作流程,取得了较好的效果。     

人在回路的沉浸式虚拟装配技术研究

针对传统产品开发的序贯过程,很多问题要待到实物装配时才能充分暴露,导致零部件装配缺陷发现滞后,提出了人在回路的沉浸式虚拟装配技术。研究了人在回路的沉浸式虚拟装配环境、虚拟装配关键技术、虚拟装配应用系统,提出了人在回路的沉浸式虚拟装配原理,基于Virtools搭建出虚拟装配原型系统,并进行了工程验证。结果表明,所设计的人在回路的沉浸式虚拟装配系统具有一定的工程应用性。     

虚拟现实技术在机械产品装配中的应用

从虚拟现实技术的角度,研究分析虚拟装配的相关技术及虚拟装配系统的设计流程;结合发动机曲柄连杆机构给出虚拟装配的一般步骤;指出成功完成虚拟装配的关键在于虚拟手的操作,提出虚拟手抓取的满足条件.     

虚拟样机技术中虚拟装配实现研究

介绍基于虚拟样机技术的现代产品设计流程,分析虚拟装配技术在产品设计中的作用.提出利用Pro/E与ADAMS协同实现虚拟装配的方法,通过分析具体实例的虚拟装配说明虚拟样机建模过程中虚拟装配的重要性.     

基于CATIA的汽车覆盖件成形模拟后处理系统

基于CATIA平台提出了汽车覆盖件大规模后处理结果虚拟显示技术,采用CATIA  CAA(component  application architecture)动态响应技术、三角形面积坐标法和空间格搜索算法解决了大规模有限元模拟结果的查询响应难题,设计开发了完全集成于CATIA平台的汽车覆盖件冲压成形模拟后处理系统。该系统可以快速显示和动态查询大型汽车覆盖件冲压成形模拟中的应力、应变、厚度、收缩线、滑移线、回弹量等信息,解决了在CATIA平台上难以实现大规模CAE数据后处理的问题。     

基于虚拟实验的虚拟实验器件建模

近年来，随着学校规模的扩大，学生数量不断增加，传统的实验模式已经不能满足要求，而采用计算机技术构建的各种虚拟实验室为解决实验教学问题提供了一种新的解决方法。要实现虚拟实验教学，虚拟实验器件的设计与研究是必不可少的。通过虚拟器件的概念、特点、组成、建模方法、应用及发展方向等方面对虚拟器件进行了详细的阐述，并提出了如何在虚拟实验中构建虚拟器件。     

虚拟装配技术的应用研究

分析阐述了虚拟装配技术的原理和过程，以挤压部件为产品设计对象，进行虚拟装配设计，并进行相应的装配检验，产生装配顺序与装配路径，制作装配动画，成功地在计算机虚拟环境中完成了产品的开发设计过程。