增强现实BOOM系统设计

在增强现实系统中,头盔显示器的显示效果和重量之间一直存在矛盾。针对这个问题,结合在研的光学透视式头盔显示系统,设计了一个增强现实BOOM系统。针对设计的BOOM系统,进行了机械跟踪算法的推导,并进行了理论验证。该系统较好的解决了头盔显示器过重给使用者带来的不便,并且有较高注册精度和速度。     

基于全色全息透镜的增强现实系统

全息透镜是一种通过全息波前记录制作的成像元件.由于其形状因子小、波长和角度选择性等优势,在增强现实(augmented reality,AR)领域有着很好的应用前景.全色全息透镜的制作与成像过程分析是当前的难点.通过标量衍射理论推导了离轴全息透镜的共轭成像方程,分析了现有成像系统中的畸变和像散问题.此外,通过k矢量圆和光线追迹相结合的几何光学方法模拟了一个视场角为18°,眼盒为10 mm的AR系统,通过干涉曝光实验制作了全色全息透镜,其平均峰值衍射效率为56.7%,达到国际较高水平.将激光微投与全息透镜相结合,搭建了AR系统原型,得到了系统的畸变和像散效果实验效果,与模拟的情况相一致.并测量了系统的MTF参数,其清晰度基本满足人眼的分辨率需求.对于单色成像,提出了添加柱面透镜的方式,保证子午面和弧矢面的光焦度一致以消除像散;提出了设计自由形式的波前记录方式以消除畸变.对于全色成像,提出了记录过程中预先补偿的方法,以解决3个颜色通道之间图像不重合的问题.     

增强现实系统虚实亮度评价方法研究

在增强现实系统中,虚拟物体与真实环境之间具有相匹配的亮度关系,会使虚实融合达到逼真的效果。为了获得虚实物体的亮度匹配,根据图像亮度处理的原理,对增强现实系统的虚实环境提出了整体和局部两种亮度评价算法,并对新型光学透视式头盔显示器的亮度匹配算法进行了改进,提高了系统效率。实验结果表明,对在不同情况下的真实环境和虚拟物体来说,这两种算法各有其优点,调节后的结果是理想的。     

用于增强现实的头盔显示器的设计

穿透式双通道头盔显示器 (HMD)是增强现实系统中的关键部件。本文给出了一种新颖的穿透式双通道头盔显示器的设计方案 ,使得当在用于增强现实系统中时 ,能够获得更大的透过率 ,以获得清晰的外部世界与内部产生的场景信息。同时通过成功的光学设计 ,获得了大视场、高分辨率的光学系统     

增强现实技术在PDA上的应用

将增强现实技术与移动终端PDA相结合,在PDA上实现真实场景与虚拟增强信息的融合。系统采用基于Fourier_Mellin变换的2D图像匹配技术获取用户的视点参数,利用已标定的来自不同视点的图像作为参考图像库。采用客户/服务器构架减轻PDA的运算负担。研制的基于PDA移动终端的增强现实系统轻巧灵便,易于携带,通用性高,能够应用于户外场景。     

支持交互操作的增强现实焊接防护系统

为了解决手工电弧焊接防护面罩存在的防护性较差及焊工视觉信息获取不足的问题,提出了增强现实头盔与焊接防护面罩相结合的支持交互操作的焊接防护系统。该系统采用基于视频增强现实人机交互的新思路,不仅解决了焊接中视觉信息不足的问题,而且其较好的隔离增强了对焊工的防护,同时还支持与焊工的交互,能对焊接进行实时指导。根据增强现实技术的概念和原理提出了支持交互操作的增强现实焊接防护系统,给出了这种新型焊接防护系统的设计思路、体系结构以及关键技术。展望了其应用和发展前景。     

增强现实虚拟人中的光照方向估计

光照一致性是增强现实中实现虚实融合的重要方面,有效的光照方向估计方法对增强现实系统具有重要意义。为了实现增强现实虚拟人的光照一致,利用增强现实虚拟人具有相对固定目标的特点,提出了一种新的光照方向估计方法。该方法通过对目标进行三维重建获取法线数据,克服了一般光照方向估计方法中难以得到目标的法线信息的困难。为了提高系统的运算效率,把对连续图像的分析改为对离散的采样点数据进行分析。实验证明了该方法在增强现实虚拟人的光照方向估计中是可行性的。     

增强现实三色立体基准注册技术的研究

讨论了在增强现实 ( Augment Reality)的三色立体基准注册 ( Registration)技术中需要解决的问题。增强现实的三色立体基准注册技术是一种新的基于视觉的三维注册技术 ,主要论述了在此三维注册技术中如何通过滤波消除三色立体基准注册中的图像噪声以及如何通过重心拟和法获得注册基准的像斜率。     

增强现实环境下的CPS虚拟装配系统研究与实现

基于双目视觉原理，利用Unity3D游戏引擎开发了一种增强现实环境下的信息物理融合(cyber-physical systems, CPS)虚拟装配系统。通过研究快速定位算法识别特征标记点建立虚拟模型与实物装配单元的配准关系，融合虚拟模型投影图像与实物装配体图像实现虚拟装配仿真，实时输出在视频眼镜结构中显示。经过试验验证，该系统满足CPS实时性、稳定性以及信息世界与物理世界融合的要求。     

基于单目视觉的虚拟鼠标方法

自然的交互方式有利于提高增强现实系统的真实感和沉浸感,是增强现实技术的重要研究内容。针对这一问题,提出一种基于单目视觉的虚拟鼠标实现方法,只需要使用单个摄像头,即可对裸手手势进行识别进而模拟真实鼠标动作,最后基于该方法开发了基于单目视觉的虚拟鼠标系统。首先,根据色度信息,分割手部肤色区域;然后,基于指尖的形态学特征识别指尖点,并过滤以排除误检点;最后根据指尖点及其坐标控制光标模拟鼠标动作。实验结果表明,该系统设备简单、精度较高,完全可以实现各种鼠标动作的模拟。     

A 3D indoor positioning system based on common visible LEDs

We propose a realistic 3D positioning system for indoor navigation that exploits visible Light Emitting Diodes (LEDs), placed on the ceiling. A unique frequency tone is assigned to each lamp and modulates its intensity in periodic time slots. The Time Difference of Arrival (TDOA) is measured without the need of a synchronization system between the sources and the receiver, then it is used to accurately estimate the receiver position. We first describe the theoretical approach, then propose the model and characterize the possible sources of noise. Finally, we demonstrate the proof-of-concept of the proposed system by simulation of lightwave propagation. Namely, we assess its performance by using Montecarlo simulations in a common room and estimate the impact of the different implementation parameters on the accuracy of the proposed solution. We find that, in realistic conditions, the technique allows for centimeter precision. Pushing the device requirements, the precision can be further increased to a sub-centimeter accuracy.     

基于智能手机的快速可见光室内定位系统

基于智能手机的可见光定位不仅定位精度高,还兼具了可见光通信与移动互联网的优势。由于图像处理的高计算复杂度,现有系统定位速度较低无法支持实时导航。论文提出了一种快速和高精度的可见光室内定位系统,通过设计无闪烁线路编码方案和轻量级图像处理算法降低定位时延,同时还具有抑制调制闪烁和支持多级调光的优点。市售Android智能手机完成了原型系统开发和现场测试,实验结果显示,系统平均定位精度可达到7.5 cm,定位时间可低至22.7 ms(单灯)和35.7 ms(双灯),可支持移动速度高达18 km/h的实时室内导航。     

一种基于人眼视觉系统特性的粒子滤波跟踪方法

通过模仿人眼跟踪运动目标的特点,对粒子滤波框架进行改造,提出了一种基于人眼视觉系统特性的粒子滤波跟踪算法。该算法采用多特征融合,将颜色特征与运动面积特征相结合,对运动区域比较敏感;在状态更新阶段,对跟踪粒子进行进一步筛选,自适应地选择性能良好的粒子进行结果判决,保障了跟踪结果的准确性。实验表明,该方法不仅可行,而且具有良好的跟踪效果。