針對(duì)傳統(tǒng)水電站操作培訓(xùn)中采用視頻或者圖片教學(xué)模式,造成內(nèi)容枯燥且抽象的問(wèn)題。文中結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)設(shè)計(jì)了一種水輪機(jī)機(jī)組維護(hù)培訓(xùn)系統(tǒng),通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬建模,再利用頭戴顯示器還原水輪機(jī)維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境信息及相應(yīng)的三維空間模型,操作人員佩戴頭戴顯示器通過(guò)該訓(xùn)練平臺(tái)完成對(duì)水輪機(jī)機(jī)組的維護(hù)操作培訓(xùn)。系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示本虛擬維護(hù)系統(tǒng)在0°～360°,距離在2 m以內(nèi)時(shí),誤差可以保持在±5%之內(nèi),證明該方法不但能夠使操作人員熟練掌握水輪機(jī)機(jī)組的維護(hù)流程,且系統(tǒng)對(duì)硬件需求低、運(yùn)行流暢、部署簡(jiǎn)單。 

【文章來(lái)源】：電子設(shè)計(jì)工程. 2020,28(18)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

系統(tǒng)概念模型圖

本系統(tǒng)從采集的圖像中識(shí)別所要疊加虛擬信息的物體，計(jì)算目標(biāo)物體的實(shí)際位置。該系統(tǒng)使用攝像機(jī)采集的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景圖像信息，利用基于視覺(jué)的Marker[8]追蹤技巧，識(shí)別圖像中的Marker，并計(jì)算出視覺(jué)平面與虛擬物體兩個(gè)坐標(biāo)系之間的數(shù)值計(jì)算變換矩陣，通過(guò)矩陣將虛擬物體繪制在相機(jī)視覺(jué)平面上，與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景視頻進(jìn)行虛實(shí)配準(zhǔn)，獲得AR圖像，顯示在頭戴顯示器中[9]。本系統(tǒng)可以分為4個(gè)子系統(tǒng)：圖形圖像處理系統(tǒng)、跟蹤定位系統(tǒng)、虛實(shí)圖像融合顯示系統(tǒng)以及消息處理系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于：1）可以最小化系統(tǒng)配準(zhǔn)誤差，配準(zhǔn)誤差在毫米級(jí)別，滿足水輪機(jī)維護(hù)場(chǎng)景的應(yīng)用；2）跟蹤精度與被跟蹤物體的成像分辨率成正比，簡(jiǎn)單可控；3）配準(zhǔn)精度可以通過(guò)算法設(shè)計(jì)提高；4）只跟蹤感興趣物體，無(wú)需額外跟蹤設(shè)備，成本低；5）系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示資料信息，特殊情況下無(wú)需返回特定地點(diǎn)讀取相關(guān)資料，可以節(jié)約維護(hù)學(xué)習(xí)時(shí)間，提高學(xué)習(xí)效率。

系統(tǒng)軟件需要完成如下需求：1）真實(shí)維護(hù)場(chǎng)景實(shí)時(shí)圖像采集[10];2）圖像處理模塊識(shí)別采集圖像中的Marker;3）結(jié)合Marker的先驗(yàn)位置信息，確定視覺(jué)平臺(tái)與標(biāo)記卡之間轉(zhuǎn)換矩陣[11];4）三維虛擬建模；5）虛實(shí)配準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)虛擬模型與真實(shí)場(chǎng)景信息的融合，在顯示器顯示融合結(jié)果。系統(tǒng)軟件架構(gòu)，如圖3所示。根據(jù)系統(tǒng)的功能，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)維護(hù)真實(shí)圖像Marker的識(shí)別，計(jì)算Marker與用戶之間的方位和距離，使目標(biāo)物體與虛擬信息準(zhǔn)確疊加。


本文編號(hào)：3225585