基于认知负荷理论的移动增强现实系统设计与应用

针对在移动增强现实系统中如何有效显示增强信息的问题,以提高用户书籍选购效率为应用背景,设计并实现一套移动增强现实系统。基于认知负荷理论对增强现实场景中叠加显示的多媒体信息的数量与类型进行了筛选,并根据书籍具体内容选择高相关性的多媒体信息。使用Unity 3D与Vuforia实现了移动增强现实系统的开发。实验结果与用户满意度调查验证了系统的有效性。     

空间增强现实中的人机交互技术综述

空间增强现实是增强现实的三大形式之一,它利用投影等方式在物理空间中增强显示虚拟内容.在空间增强现实系统中,用户可以在物理空间与虚拟内容交互,具有良好的环境感知、空间感知与协同感知,交互任务执行过程中认知负荷低.首先以空间增强现实显示方式为例,通过其系统架构介绍空间增强现实的技术原理;然后将空间增强现实中的人机交互技术分...     

用户认知驱动的VR自然交互认知负荷研究

针对目前虚拟现实自然交互系统中用户认知负荷难以量化问题,以量化认知负荷为目的,提出一种基于概率神经网络的多通道信息融合模型。首先根据认知理论建立“认知—行为—环境”框架,并在此基础上研究用户认知的数学表征（方法,过程,机理）,构建多通道认知模型;然后将多通道信息融合方法引入虚拟现实自然交互系统,建立一种面向虚拟现实自然交互系统的认知负荷模型;通过VR隧道应急救援系统实验对系统中用户认知进行验证。验证结果表明,具体提出的认知负荷模型具有一定的可行性。     

脑机接口辅助的动态目标选择技术

动态目标选择是现代交互界面中最为基础的交互任务之一,目前存在多种辅助技术,但这些技术的决策和参数设定有很强的经验性,无法根据用户的当前状态进行调整.为了解决这个问题,基于两个认知负荷与难度感知的假设,提出一种脑机接口辅助的动态目标选择技术,利用近红外光谱信号对用户认知负荷感知的敏感性,实时地调整目标选择技术参数,给不同用户个体提供个性化辅助,适用于不同场景、用户状态和任务难度.通过一组实验,对提出的假设进行了验证,并且基于该假设构建的脑机接口辅助的动态目标选择技术,较不作任何辅助和固定辅助技术两种方案都更优,具体地,在选择错误率上分别降低20.55%和12.09%,在完成时间上分别降低998.35ms和208.67ms.     

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。     

一种增强现实分场景推送情景感知服务的方法

针对目前增强现实浏览器中由于标签使用不当阻碍用户认知操作的问题,提出了一种分场景推送情景感知服务的方法.该方法根据用户寻找兴趣点并检索内容的认知流程划分场景,采用情景感知四层服务框架分别创建了3个场景的功能模块,通过关联3个场景模块,构建了完整的移动增强现实浏览器系统.实验结果表明,与同类浏览器相比,基于上述方法设计的增强现实浏览器系统在分类准确度上平均提高了13%,用户对系统预测效果的平均满意度提高了26%.     

基于认知负荷的雷达任务编排系统交互设计研究

本文从交互设计要素入手,以降低用户的认知负荷水平、提高人机系统工作绩效为目的,对雷达任务编排系统界面的设计展开研究。以某雷达任务编排系统为研究载体,提出了交互设计策略和方法,并进行交互设计实践。最后通过NASA-TLX主观量表和任务绩效法对设计前后的系统分别进行对比测试。实验结果显示,在重新设计的任务编排系统中,被试的认知负荷明显低于原系统,证明了设计策略的有效性。     

基于混合跟踪的增强现实系统设计与实现

为了提高增强现实系统在可变环境中的跟踪性能,设计了一种基于混合跟踪的增强现实系统,可根据使用者所处状态与环境动态地加载不同传感器的数据流,调用相应的跟踪算法,进行数据融合,得到准确的空间位置信息,并对系统硬件资源实现动态管理,具备一定的可扩展性和可移植性.最后给出了应用实例及分析.     

移动增强现实浏览器的信息可视化和交互式设计

为探究解决增强现实浏览器人因问题的方法,通过对移动增强现实环境中的人因问题进行分析,提出一个新型设计流程,并在实际设计中论证其有效性.首先对移动增强现实浏览器进行用户需求分析,并将需求转化为任务;然后将抽象信息可视化为数据视图,并采用概览与细节方法对构成视图的视觉元素进行布局;再使用渐进式交互法组织离散数据视图,生成交互界面;最终通过对浏览器原型的迭代设计解决评测过程中发现的人为设计错误.可用性测试结果表明,采用该方法设计的增强现实交互系统增进了用户对目标的认知,改善了用户体验.     

基于情感-时空信息的机器人服务自主认知及个性化选择

为了提高机器人的人机交互能力,针对家庭服务机器人在认知服务任务时往往忽略用户情感因素的弊端,提出了以用户情感为核心的机器人服务任务自主认知方法以及个性化服务选择策略.首先,利用智能空间本体技术结合用户情感状态与时间空间信息建立情感-时空本体模型,消除智能空间中的信息异构性.在此基础上,将与情感-时空相关的服务规则库编码并训练BP（逆向传播）神经网络构建推理机,将实时更新的智能空间信息与神经网络相匹配,推理出机器人需要执行的服务,实现机器人对以用户情感为核心的服务任务自主认知.最后,将用户情感状态作为执行服务的奖惩反馈信号,对服务集合中的子类服务进行动态的偏好度调节,完成有针对性的服务选择.仿真结果表明,基于该方法能够实现以用户情感为核心的机器人服务任务自主认知,同时可以根据用户偏好变化提供个性化的服务,有效提高了家庭服务机器人的智能性和灵活性,增强了用户的服务体验.     

智能手机增强现实关键技术研究

将增强现实技术应用到智能手机上,实现增强现实系统的小型化和便携化,会大大拓展和深化增强现实系统应用的广度和深度。当前对于智能手机增强现实技术的研究,一般采用基于计算机视觉（即视频检测）的注册方式。首次提出了在智能手机上采用GPS/三维电子罗盘的注册方法,研究微型三维电子罗盘与智能手机的软、硬件接口,从底层开发并实现具有增强现实功能的软件模块,建立基于智能手机的空间信息三维可视化模型算法,并以三维管线为例进行实证研究,结果表明基于空间信息的智能手机增强现实构建的技术路线是可行的。     

Shared space: An augmented reality approach for computer supported collaborative work

Virtual Reality (VR) appears a natural medium for three-dimensional computer supported collaborative work (CSCW). However the current trend in CSCW is to adapt the computer interface to work with the user's traditional tools, rather than separating the user from the real world as does immersive VR. One solution is through Augmented Reality, the overlaying of virtual objects on the real world. In this paper we describe the Shared Space concept—the application of Augmented Reality for three-dimensional CSCW. This combines the advantages of Virtual Reality with current CSCW approaches. We describe a collaborative experiment based on this concept and present preliminary results which show that this approach may be better for some applications.     

基于SURF的增强现实标识物跟踪注册

针对基于标识物的增强现实跟踪注册方法对复杂环境的适应能力和鲁棒性的不足,提出一种用SURF实现标识物跟踪注册的改进算法。用SURF对平面标识物的特征点进行检测与描述,采用K-means算法对检测出的标识物特征点集合进行聚类分析得到其聚类中心,结合对视频图像中标识物的阈值分割与连通域分析,以聚类中心构建标识物的SURF特征点坐标系,通过矩阵变换实现标识物的跟踪注册。实验结果表明,该算法的增强现实系统具备较好的鲁棒性、稳定性和实时性。     

Representing information – Classifying the Augmented Reality presentation space

Augmented Reality has a wide-ranging presentation space. In addition to presenting virtual information in a 3D space, such information can also be placed in relation to physical objects, locations or events.Decomposing this presentation space – or more exactly, the principles of how information is represented in Augmented Reality – into unique and independent dimensions provides a fundamental spectrum of options. First, this decomposition facilitates a fine-grained analysis of effects on human understanding. Second, multiple factors, given by multiple differences between different presentation systems with respect to more than one such principle, can be determined and properly addressed. Third, this decomposition facilitates a determination of new fields of research by identifying not-yet-used concepts.Since the beginning of Augmented Reality research, a growing number of applications have emerged that exploit various ways to represent information. This paper resumes this development and presents a set of independent dimensions covering representation principles of virtual information related to a physical environment: the temporality of virtual information, dimensionality, the frame of reference, mounting/registration and the type of reference. The suitability of the devised dimensions is tested by categorizing a wide variety of AR applications. The categorized data is analyzed for the most-often and less-frequently used combinations of classes. In particular, the classes that have not yet been used exhibit the potential to allow future work that investigates new options for information presentation.     

增强现实技术的应用和研究

增强现实技术是近年来逐渐发展起来的新兴研究领域。文章概要地介绍了实现增强现实系统的关键技术和设备,以及需要解决的难点———准确定标问题,和目前提出的相应解决方案。该文为所有对研究和使用增强现实技术产生兴趣的人提供了一个崭新的起点。     

基于增强现实的飞行仿真技术研究

增强现实是继虚拟现实之后发展起来的一个新的研究热点,其真实和虚拟结合、实时交互和虚实定位特点,在军事、机械制造维护和医疗等方面有深入的应用。本文以飞行仿真技术为背景,分析了增强现实技术的应用和研究现状,总结了增强现实在飞行仿真上的关键技术。通过文本的研究,从需求及应用的角度阐明了增强现实技术在飞行仿真领域的关注点和重要性,从而为增强现实更深入的应用开拓思路。     

Augmented reality as an interface to adaptive hypermedia systems

Adaptive Hypermedia has sought to tackle the problems of dealing with complex, heavily structured information and the presentation of views of that structure to users. Increasingly, adaptive content is achieved through different forms of context. Using two case-study applications, we will reflect on how Augmented Reality may present solutions to a number of Adaptive Hypermedia presentation problems. Each case study describes a different physical interaction metaphor for exposing the complex adaptation of hypermedia content in an intuitive way. The preliminary findings of our early evaluations are discussed. Finally, conclusions are drawn as to how Augmented Reality applications could use the modelling techniques of the Adaptive Hypermedia community to deal more easily with complex information.     

Evaluation of an Augmented Reality Supported Picking System Under Practical Conditions

Order picking is one of the most important process steps in logistics. Because of their flexibility, human beings cannot be replaced by machines. But if workers, in order, picking systems are equipped with a head-mounted display, Augmented Reality can improve the information visualization. In this paper, the development of such a system—called Pick-by-Vision—is presented. The system is evaluated in a user study performed in a real storage environment. Important logistics figures as well as the subjective strain were measured. The results show that a Pick-by-Vision system can considerably improve industrial order picking processes.     

手持设备增强现实开发平台研究及应用

为在手持设备上实现基于增强现实技术的应用开发,针对手持设备计算资源有限而检测标记角点计算量大、影响跟踪注册实时性问题,提出了快速标记角点检测算法;针对手持设备随用户操作而产生抖动的问题,提出了基于窗口的摄像机姿态估计算法。在对ARToolKit改进的基础上,实现了具有较高跟踪注册实时性的手持设备增强现实平台。基于该平台设计研制了基于增强现实技术的手机游戏。     

基于增强现实的多视图机器人控制系统

传统的基于增强现实的单视图视频融合机器人控制系统存在如下问题：场景深度信息不足;标识被遮挡等导致标识识别失败,从而影响视频融合;视频传输过程中由网络拥塞造成的时延丢包,影响反馈视频的实时高质量地显示。为此,提出了多视图视频融合方法,构建多视图控制系统,并提出了改进的网络拥塞控制策略。实验结果表明,控制系统能有效地提高叠加显示仿真机器人的稳定性,很大程度上提高了操作的正确率。