增强现实系统中的抛掷动作实时识别

在增强现实系统中,以抛掷作为主要交互手段,必须要具备高效的动作识别和响应能力。从抛掷动作的特征入手,着重分析了它的速度变化规律。依据此规律,设计了滑动平均结合模糊综合评判的算法,实现了对抛掷动作的准确判断,和虚拟物体的起抛速度的精确计算。实验结果表明,系统不受抛掷速度和种类的限制,有很好的实时性。     

二次均匀B样条曲线的扩展

为便于对均匀B样条曲线进行形状修改,利用二次均匀B样条基函数所需满足的条件,扩展二次均匀B样条基函数,构造出三次多项式调配函数．基于给出的调配函数,建立1种带形状参数的分段多项式曲线．调整形状参数可使三次多项式曲线在二次均匀B样条曲线两侧摆动．最后给出实例,构造出带局部调节参数G^1的连续曲线．该方法可以通过调整参数扩大二次均匀B样条曲线的调整范围．     

闭合数字曲线的多项式递归拟合

在数字曲线拟合的各种方法中,常见的用作拟合基元的曲线有B样条、贝塞尔曲线等。与这些曲线相比,二次多项式曲线具有形式简单、计算方便等特点。但二次多项式只能拟合X坐标与Y坐标之间成函数关系的点序列,无法拟合闭合曲线。因此,论文提出了一种基于曲线分解的拟合方法,该方法首先将闭合曲线在X方向和Y方向上进行分解,得到两个一维离散函数,然后用二次多项式分别对这两个离散函数进行递归拟合,直到满足一定的精度要求为止。最后实验表明,该方法与现有拟合算法相比,具有精度高、计算量小等特点。     

基于增强现实技术的景观规划系统

增强现实是把计算机产生的虚拟物体或其他信息合成到用户看到的真实世界中的一种技术，利用增强现实技术，设计人员能够有效地进行建筑布局的规划和设计，本文介绍了一个典型的增强现实系统-景观规划系统的实现，针对合成虚拟景物和真实场景过程中需要解决的几何一致性和光照一致性问题，采用了局部三维重建和交互的相机定标技术来实现几何一致性；对于光照一致性，则采用了光照交互指定和自动恢复相结合的方法，同时还考虑了虚拟物体投射的阴影，针对不同场景的实际应用，依据系统生成的结果合成图象，设计人员能够比较有效地完成对景观规划结果的直观评估。     

带局部形状参数的三次均匀B样条曲线的扩展

带形状参数的B样条曲线的构造已成为计算机辅助几何设计中的热点问题.为了使形状参数具有局部修改功能,给出了两类带局部形状参数的调配函数,它们都是三次均匀B样条基函数的扩展.基于给出的调配函数,定义了两种带局部形状参数的分段多项式曲线.可以通过改变局部形状参数的取值对曲线进行局部调整.调整形状参数可使三次多项式曲线在三次均匀B样条曲线远离控制多边形的一侧摆动,而四次多项式曲线在三次均匀B样条曲线的两侧摆动.最后讨论了它们在曲线设计及曲线插值中的应用.造型实例表明,该类曲线在计算机辅助几何设计中具有重要的应用价值.     

复杂环境光源下虚实融合光照实时计算

在互动电子游戏、增强现实等对实时计算要求很高的交互式图形应用中,大量使用复杂环境光源对虚拟物体进行照明,使其和真实场景的光照一致,虚实融合.提出了用Cook Torrance光照模型进行虚实场景的光照计算;利用球面调和基函数的方法,实时地计算高动态范围环境映射光照系数,得到高动态范围环境映射的二次多项式表达形式,在着色器计算该式得到漫反射分量;通过环境映射技术对镜面反射进行模拟,全部光照计算在GPU中完成.实验结果表明,该方法在动态变化的复杂环境光源下,完成对虚拟物体光照实时计算,绘制速度每秒30帧以上,绘制结果具有较强的真实感.     

基于增强现实的虚拟实景空间的研究与实现

增强现实可以把计算机产生的虚拟物体或其他信息合成到用户看到的真实场景中．本文将增强现实技术与基于图像的绘制技术有机的结合起来，研究并实现了一个基于增强现实技术的虚拟实景空间系统．首先介绍了虚拟实景空间的构造，然后着重探讨了虚拟物体与实景空间的合成方法，主要解决合成中的几何一致性和光照一致性问题。     

隐含多项式曲线曲面拟合次数的确定研究

选用合适次数的隐含多项式曲线曲面描述目标物体是处理和识别目标物体的关键,因而需要在理论上解决隐含多项式曲线或者曲面的次数确定问题.根据目标物体本身的特征,从理论上得出隐含多项式曲线描述物体的次数确定定理,并给出了具体计算公式.该方法首先由给定物体边界的轮廓检测出其驻点数,然后根据驻点数得到拟合隐含多项式曲线方程次数的下界,进而推广到三维物体的隐含多项式曲面拟合次数的确定.最后给出的应用实例进一步验证了算法的有效性与可操作性.     

GPS高程拟合在水利测量中的应用研究

常见高程系统包括大地高、正高及正常高系统,由于 GPS 测量的大地高在实际测量中的应用十分有限,须采用高程拟合技术,将大地高转换成为正常高,但转换过程中会出现高程异常,因此采用拟合方程对已知高程进行异常处理。高程拟合方法包括多项式与多面函数拟合法,在 GPS 拟合原理基础上,对二次多项式、 三次多项式、多面函数 3 种拟合方法的高程异常及拟合差值进行分析计算,并将拟合方法应用于地形起伏差异不同的 2 个测区,对 3 种拟合方法的精度评定进行比较分析。结果表明：三次多项式拟合方法的精度要优于二次多项式和多面函数的拟合精度,说明三次多项式拟合更适用于水利测绘工程,且通过三次多项式拟合方法可减少水利测量工作,提高测量精度和工作效率。     

用于增强现实的光照估计研究综述

增强现实技术将计算机生成的虚拟物体实时叠加到用户周围的真实场景中,虚拟物体与真实环境拥有一致的光照效果是该技术的难点之一.光照一致性研究包括光照估计、材质表面反射属性估计以及真实感渲染等内容,其中光照估计是光照一致性的先决条件,结合材质表面反射属性可以保证虚实物体一致的光照渲染效果.文中概述了增强现实中光照一致性研究的最新进展,通过分析现有技术的优缺点阐述了当前光照估计研究所面临的主要挑战,同时展望了该领域未来的发展方向.     

增强现实系统及其应用

增强现实是虚拟现实的一个重要分支,有着广泛的应用前景与应用价值。文章系统地介绍了增强现实的应用领域、发展现状与目前存在的技术难点,以及增强现实系统的未来发展方向。     

基于标志点注册及探测球的光源追踪算法

增强现实系统中,解决虚拟物体表面光照情况与真实环境匹配问题关键的一步是进行光源追踪。基于标志点注册及具有漫反射特性的探测球提出一种光源追踪算法。该算法仅对一幅被单一光源照射的标志立方体和探测球图像进行分析,利用图中标志点确定探测球相对照相机的位置、姿态关系,利用探测球表面的亮度信息推算光源向量。该探测球图像要进行一系列图像处理程序,其中等亮度线的提取及拟合是关键步骤。实验结果表明,本文算法能够达到预期效果,较好地实现了光源追踪,适用于各种位置的单一光源照射情况及基于标志点注册的增强现实系统。     

基于高阶多项式的爬游机器人足端轨迹规划

针对深海爬游机器人足端轨迹规划问题,采用高阶多项式拟合的方法对其进行研究;首先,介绍了爬游机器人整体结构并对其进行运动学建模,结合爬游机器人运动学模型提出了一种直线与曲线相结合的机器人足端轨迹;其次,利用四阶多项式和六阶多项式分别对机器人足端轨迹进行拟合,比较两种拟合结果可知,六阶多项式拟合方法对机器人足端速度、加速度的规划效果更佳;利用六阶多项式轨迹拟合方法对多段轨迹连接点处的速度问题进行了分析,解决了机器人在运动过程中腿部抖动问题,使机械腿具有良好的控制柔顺性;最后,根据D-H法则建立机器人单腿仿真模型,通过仿真验证了算法的可行性,进一步在水池中利用机器人实物样机验证了算法的有效性.     

Modelling and design of an augmented reality differential drive mobility aid in an enabled environment

In this paper the authors discuss the modelling and design of an augmented reality platform for disabled wheeled mobility studies. This design consists of a virtual environment with two degrees of freedom motion platform and integrated ground contact force feedback. Differential drive mobility users continue to be in touch with reality on their own mobility aid while interacting with virtual objects. The major domain related to the differential drive mobility of the disabled members of society which coincides with the use of manual wheelchairs, electric wheelchairs and mobility scooters. In order to account for environmental and dynamic effects, the wheeled mobility user needs to map the intended trajectory into the virtual world. Motion and inertia force feedback produced on the augmented simulator give the users a haptic sensory stimulus input regarding spatial movement and ground contact forces. The main objective is to model and design an augmented reality platform with real world kinematic and dynamic properties to place a wheeled mobility user closer to real world encounters. The use of the designed augmented reality platform will be beneficial to disabled wheeled mobility users in need of occupational therapist training and evaluation.     

基于ARToolKit工具的增强现实交互操作研究

增强现实是把计算机生成的虚拟图像或其它信息叠加到用户所看到的真实世界中的一种技术。ARToolKit为增强现实技术的应用提供了一种方便快捷的开发工具,但多针对于浏览展示方面。本文在ARToolKit工具下针对AVI录像文件进行增强现实的应用开发,增加了用户和现实以及虚拟物体的交互操作,通过计算机视觉的方法着重解决把虚拟物体放置到用户在视频帧上指定的点。这些将为用户使用增强现实技术进行设计和规划提供方便。     

超声波三维空间定位在虚拟现实系统中的应用

结合PowerWall立体投影显示设备和SGI OCTANE图形处理工作站，该文介绍了一种新颖的超声波三维空间定位系统的原理与设计，及其该系统在虚拟现实系统中的应用，提供了一种虚拟现实系统中的精确定位方式。该超声波三维空间定位系统采用了差分方式来提高测距精度。由于该系统具有抗电磁干扰能力强、对光线不敏感和无电磁辐射等优点，很适合在虚拟现实系统应用。系统将实时检测到的数据通过网络传输到SGI OCTANE工作站，避免了地域空间的限制。最后，结合该空间定位系统的可扩展性和虚拟现实系统的发展趋势，展望了该系统在虚拟现实系统中的意义和前景。     

Improved Telemanipulator Navigation During Display-Control Misalignments Using Augmented Reality Cues

An augmented reality (AR) cueing method designed to improve teleoperator performance under conditions of display-control misalignment is investigated. The teleoperation task was designed to mimic the operation of space robot arms, which are manipulated using hand controllers (HCs) to orient and translate the body-fixed coordinates at the end effector (EE). Cameras provide visual feedback. However, the pose of the EE seen through the camera hinders operator performance due to misalignments between the displayed EE axes and the HC axes. In this paper, the coordinate system of the EE is graphically overlaid in three dimensions on the video views with uniquely colored axes using AR. The same color scheme is used to label the corresponding axes on the HCs. Operators use these color cues to map each axis on the HCs to the corresponding colored axis of the augmented coordinates at the EE to obtain EE movement in the desired direction. Between-groups and within-participant experiments comparing EE trajectory distance, deviation from path, navigation errors, and HC axis usage were used to determine the effectiveness of the augmented coordinates over conventional teleoperation without augmented coordinates. Significant reductions in EE trajectory distance, deviation from path, navigation errors, and single-axis HC usage were observed when participants manipulated the remote robot with augmented coordinates. The results demonstrate that the use of simple AR cues in remote robot arm teleoperation is beneficial to the operator.     

基于VR和AR技术的工业产品包装工程设计研究

为了有效提高工业产品包装与产品的适应性,设计引入VR和AR技术,提出VRML工业产品包装工程设计方法。方法主要包括三个步骤,首先利用VR虚拟现实技术,在虚拟现实空间内,建立产品包装湍流模组,该模组主要用于求取与产品完全契合的包装内部数据,在VR技术的基础上应用AR增强现实,生成VRML虚拟交互空间,将虚拟空间节点进行覆盖连接,结合包装内部数据,生成工业产品包装虚拟外观,最后在虚拟空间内,对上述生成的产品包装细节层次和光照物化进行重新矫正,获取的最终结果即为包装工程最终设计结果'根据实验数据分析可以肯定,通过使用VRML工业产品包装工程设计方法,工业产品包装贴合度上升32%,抗压比提高了29%,证明该包装有效提高了产品抗震性能,具有重要使用价值。     

AR技术在机械制图课程教学上的应用

目前,各高校的教学模式仍为传统的单一教学模式,为提升教学水平,提高教学质量,将虚拟现实技术和增强现实技术应用到教学中,是目前改变传统教学模式的一种方法。论文以《机械制图》课程为例,使用HoloLens虚拟智能眼镜,探究将增强现实技术应用到该课程上的优势,以及该课程的AR辅助教学系统的研发和应用。