适用宇航智能交互场景的混合现实技术研究

随着中国空间站的逐步建成,航天员会面临执行诸如设备更换、空间实验和太空行走等在轨任务的挑战;但由于通讯延迟等影响,地面指挥中心难以对航天员提供全天候的技术支持,要求航天员具备独立获取信息支持的能力,混合现实技术可以较好地解决这一问题;首先介绍了混合现实技术的概念,并对该技术进行了宇航应用特点分析;利用Unity创建虚拟模型,在VS2015的开发平台下编写语音指令、手势操作及凝视等控制程序,基于HoloLens的混合现实头盔实现应用;重点对空间扫描构图进行了研究,通过HoloLens的深度摄像头扫描室内环境,对空间构图数据进行分析与处理,实现了将全息影像投影于真实世界的表面,并与全息影像开展多种形式的物理交互;证明了混合现实技术在航天员在轨辅助支持上实现的可行性。     

混合跟踪技术在增强现实系统中的应用

跟踪技术是增强现实的一个重要研究方向,它致力于解决虚拟信息与真实环境的精确配准问题,构建稳定、高效的增强现实系统。通过分析增强现实系统的跟踪需求,指出单一跟踪存在的不足,说明采用混合跟踪技术的必要性,论述了基于视觉一惯性的混合跟踪技术及其在增强现实中的应用,实现了一种基于VisTracker视觉-惯性混合跟踪器的增强现实实验系统,并给出调试结果。     

混合现实技术在软件界面设计中的应用

混合现实技术结合了真实世界和虚拟世界,为软件界面设计提供了新的维度和互动方式。本文首先概述了混合现实技术的发展历程及发展趋势,探讨其如何从初步的概念演变成今天的技术现实;其次对软件界面设计的基本概念和原则进行了讨论,强调了设计与用户体验的关系,并对传统的设计方法和工具进行了回顾。深入研究混合现实技术如何影响界面设计,深入探讨了这种技术为设计带来的新理念、对空间认知与交互模式的变革以及如何提升用户体验。最后提出了几种混合现实技术在软件界面设计中的应用方案。     

混合现实技术的教学特性与应用场景分析

本文提出,在教育领域中的混合现实技术应用主要基于它的三个特性—教学信息的多维视觉显示、教学体验的深度沉浸性和教学交互活动的自然性,基于此,混合现实技术的常见教育应用场景可分为三大类—智慧校园数据的可视化呈现、职业技能或操作能力的虚拟仿真培训以及混合现实课堂教学。     

基于混合现实技术的避雷器运检系统设计

电力设备运检是电力安全生产的必要环节,其合格率将直接影响电力系统稳定运行.普遍的运检方式多依赖于传统图纸及人的经验判断,有较大的不便性和随机性.基于HoloLens设备,在unity3d混合现实平台上实现避雷器识别认知、辅助运检等功能,利用混合现实技术,实时指引操作人员规范、便捷地完成任务,极大地提高了运维效率;同时该...     

基于混合现实技术的生物质发电站设备仿真系统设计

针对传统生物质发电站教育培训过程中存在的信息传递局限、内容枯燥刻板及教学效率低等问题,设计一套基于混合现实技术的生物质发电站设备仿真系统。本系统基于HoloLens,结合三维建模软件SolidWorks、3DS Max和开发引擎Unity3D等混合现实开发平台实现设备的学习、生物质发电工艺的模拟、主要设备的检修和考核鉴定等功能,给学生打造一个“科幻感”的3D课堂。应用结果表明,基于混合现实技术的生物质发电站设备仿真系统可明显改善教学效率,提高一线教育培训能力。     

增强现实混合跟踪技术综述

混合跟踪是增强现实(Augmented reality, AR)领域最近二十年发展迅速的重要关键技术, 是增强现实姿态跟踪系统同时实现高精度和强鲁棒性的有效途径. 本文全面完整地论述了增强现实混合跟踪技术,详细阐述了混合跟踪器所涉及的混合跟踪、标定和时间同步等重要方法, 介绍了不同类型混合跟踪器的当前应用现状,然后探讨了混合跟踪技术的发展趋势及其存在的难题,最后展望了混合跟踪技术的应用前景.     

增强现实中的混合跟踪算法研究

单一的跟踪方法存在较大的局限性,为提高增强现实中跟踪环节的实时性和准确性,针对视觉跟踪和磁力跟踪的特点进行研究,提出了一种基于自适应粒子滤波的混合跟踪算法,用于对头部运动轨迹估计。该算法通过分析系统状态,自适应地融合多传感器数据,并建立相应的状态转移模型和系统量测模型;另外,该算法能在非线性非高斯的环境下动态地改变滤波器的粒子数和噪声方差,最终实现对头部运动轨迹的实时、正确估计。实验结果表明,该算法能有效地提高基于视觉和磁的混合跟踪的鲁棒性和运动估计的准确性。     

面向协同装配的混合现实手眼交互技术研究

针对MR协同装配工作中存在的复杂人机交互问题,提出一种基于眼动追踪和手势识别的多通道交互方法。采用注视线检测和注视点检测对目标物体进行预选取。通过手势识别完成对候选目标物体的确认和相关操作。实验结果表明,该方法能实现对遮挡、微小尺寸、远距离目标对象的选取和操作。同时,协同装配实验验证了该方法在协同工作中的可行性。     

增强现实技术及其应用研究

增强现实技术是在虚拟现实技术基础上发展起来的一种新型人机交互技术。介绍了增强现实的特点、研究现状,并对增强现实技术进行了展望。     

基于混合现实技术的中国建筑史教学系统设计与实现

针对传统中国建筑史教学建筑结构繁杂、局限于二维平面化教学、不易于学生理解等问题,提出构建一种基于混合现实技术的中国建筑史教学系统的实现方法。选取宁波保国寺大殿木构体系作为研究案例,采用混合现实设备微软HoloLens作为案例的教学平台。首先,基于收集的数据,在3ds Max中对保国寺大殿木构体系进行三维仿真建模,建立建筑模型库;然后,在unity3D中构建虚拟教学系统的三维空间操作界面,利用C#脚本,实现环境理解和多种人机交互等关键技术,构建以建筑结构识别和文化认知为核心功能的HoloLens教学系统。结果表明,该系统具备良好三维可视化的视觉效果和自然高效的人机交互方式,能有效提高知识的传递效率和学生的学习主动性。     

基于混合现实技术的物流管理专业教学辅助系统设计

为优化教学辅助系统的综合性能,引进混合现实技术,以物流管理专业为例,开发一种全新的教学辅助系统。首先,设计物流管理专业教学辅助系统架构,选用Holo Lens-1交互设备作为系统的主要硬件,并使用混合现实技术捕捉教学场景中的三维实体结构信息来构建交互式教学场景;其次,统计物流管理专业教学信息,建立教学资源库,对资源进行格式的统一化处理,并录入数据库;最后,将多个功能模块与系统交互端口进行对接,合理布置功能模块,完成对系统的开发。设计对比实验,证明开发的教学辅助系统在实际应用中可以承载更多用户同时在线,缩短了系统教学中资源与信息的传输时延。     

混合现实技术与非专业能力培养融合和挑战

混合现实技术作为一种新兴技术,与非专业能力培养教育相结合,改变了学习者的思维方式,加强其主动学习和思考的意识,同时转换教学中的主体对象,在教育资源整合过程中形成合力.但混合现实技术下的非专业能力培养应用依然存在诸多问题,包括技术成本投入高、应用资源匮乏、教育模式不够完善等.通过从市场、企业、教育等多方入手,全面推动混合...     

扩展现实技术在核电厂运维中的应用研究

为了提高核电厂工作人员在运维任务中的工作效率和安全性、降低人员失误风险,基于现阶段扩展现实(XR)技术特点及应用案例进行了XR技术应用研究。创新性地结合核电厂运维典型人因失误经验反馈案例,对核电厂运维中运行信息辅助支持、设计评价验证、现场维护支持、人员培训、核电教育等领域的实际应用案例及可行性进行分析研究。该研究阐述了XR技术在核电厂运维中的应用前景以及现存限制,探讨了XR技术的优势和未来发展方向。     

基于混合契约的生鲜电商供应链协调策略

考虑到生鲜电商平台销售过程中保鲜努力水平和促销努力水平对消费者需求的影响,构建保鲜努力水平和促销努力水平共同影响下的消费者需求函数,研究由单一生鲜供应商和单一生鲜电商平台构成的二级生鲜电商供应链协调问题.根据模型比较不同决策模式下的生鲜产品最优定价、最优保鲜努力水平、最优促销努力水平和生鲜电商供应链成员收益等,发现合作能够提升供应链成员的收益,因此构建“收益共享-成本共担”的混合契约协调供应链,并讨论混合契约实施的条件.研究结果表明:混合契约对生鲜电商平台保鲜努力水平和促销努力水平的提升具有正向影响;努力水平弹性系数对于努力水平存在不同程度的影响,在一定范围内,随着努力水平弹性系数的增加,成员收益也在不断增加,当超过最优值后,弹性系数的提升会造成成员收益受损.最后采用算例验证混合契约对于生鲜电商供应链协调的有效性.     

基于混合现实技术的变电站智能运检辅助系统的设计与实现

针对变电站运检现场工作智能化等业务的需求,开发了一套基于混合现实技术的变电站智能运检辅助系统。该系统基于智能穿戴设备HoloLens,提供了变电站智能辅助运检的一整套解决方案。系统包括电力设备识别与虚拟拆装、设备运行状态实时三维可视化、远程专家视频辅助等模块。该系统在国内某110kV变电站进行了部署,现场应用表明该系统切实优化了传统运检现场工作方式,提升了运检效率,在行业内具备实用性和推广性。     

面向脑胶质瘤影像分析的混合现实技术

当前混合现实(MR)技术在数字医疗领域正日益受到广泛关注. 以脑胶质瘤医学影像分析混合现实技术为对象, 提出基于深度学习模型3D UNet的MR脑胶质瘤定位与区域分割算法, 采用基于面绘制方法对脑胶质瘤影像进行多结构组织的三维绘制与优化, 提出了基于交互式无标识和基于标识图的移动混合现实三维注册跟踪与视觉空间共享算法, 实现MR多设备的第三视角空间实时共享, 设计并实现了面向脑胶质瘤医学影像分析的混合现实原型系统. 实验结果表明所提方法能有效实现MR脑胶质瘤检测、分割与三维重建, 通过MR移动设备的实时共享, 实现脑胶质瘤医学影像混合现实分析, 有效支撑脑胶质瘤辅助诊断与治疗, 也为手术术前规划、医学教育培训等提供了新的方法.     

基于混合现实交互界面的下颌运动仿真系统

针对传统医学可视化仿真系统中交互界面和交互技术的缺点,基于视觉跟踪技术采用实物模型设计和实现了一个基于混合现实界面的下颌运动仿真系统。通过对物理界面元素、虚拟界面元素以及交互隐喻的分析,为混合现实环境下的交互技术建立了一个具有通用性的分类体系。物理与虚拟的界面元素之间通过语义映射将用户的操作从物理世界映射到虚拟空间中,从而为用户提供一种更为直观、自然的交互方式。     

基于混合现实的管网巡检系统

针对传统管网巡检系统中存在的管网数据时效性不足、管网间空间位置关系不直观、连贯性差等问题,本文采用混合现实、空间定位和三维建模等技术,针对管网巡检需要,动态构建管网并与实际地物进行融合,直观展现管网间的空间位置关系和管网的实时运行状态,设计并实现了基于混合现实的管网系统.针对管网模型定位问题,本文设计出了一种空间坐标转换方法来完成虚拟管网与真实管网的空间映射.针对管网模型的构建与优化问题,本文提出一种管网动态构建和优化方法实现管网动态加载和局部连接处的平滑处理.实验结果表明：通过文中提出的方法可以将虚拟模型与真实管网进行准确的空间融合,能够对虚拟管道衔接处进行平滑处理,清晰直观展现管道的空间关联关系.