增强现实技术的研究进展及应用

增强现实技术是近年来的一个研究热点，有着广泛的应用前景，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感知的真实世界中的一种技术，它是对真实世界的补充，而不是完全替代真实世界，显示技术和跟踪注册技术是增强现实系统关键技术，也是研究的重点，本文简要介绍了头盔显示器显示，投影式显示，手持式显示器显示和普通显示器显示等显示技术以及跟踪注册技术，最后提到了目前增强现实技术应用和将来的发展方向。     

基于投影的增强现实系统中的光照技术研究

基于投影的增强现实系统是增强现实技术中的一个新的研究领域。针对基于投影增强现实技术的魔幻展台系统中的光照问题,我们提出了一套解决魔幻展台中真实场景与虚拟场景光照影响一致性的方法,给出了相关算法的关键代码,采用投影仪补充投射阴影的方法来实现虚拟物体的阴影制作,解决了真实场景与虚拟场景之间相互遮挡的问题,增强了魔幻展台中虚拟物体的真实感及与真实场景的一致性,取得了良好的效果。     

基于彩色标志点的增强现实注册算法研究

增强现实是一种以计算机产生的附加信息来增强用户的视野中的真实世界的技术。目前的增强现实系统中标志点跟踪注册技术是最为常用的。当前的标志点系统通常是采用灰度图形的标志点,系统的采集输入中的颜色信息全部浪费了。因此作者提出一种采用彩色标志点的跟踪算法,并建立了相应的四点高斯牛顿迭代注册系统。这样的跟踪注册系统避免了摄像机图像中的彩色信息的丢失,可以精确、高效的完成注册。经过实验,此算法可达到很好的精度,完全可以满足目前的增强现实应用的要求。     

基于虚拟现实技术新一代电子商务模式研究

目前电子商务的应用正在不断普及和发展,因HTML语言局限性,在Internet上商务信息都是以二维方式来表现,缺少真实感,随着计算机网络技术发展和带宽的提高,以虚拟现实技术为基础的三维空间信息将成为现实,本文是研究将虚拟现实应用于电子商务的一种新模式,同时给出开发一个网上虚拟书店的应用实例。     

人机自然交互支持的3D虚拟教具设计

现有学习软件或虚拟教具存在交互方式不自然、抽象性差、不智能的缺点,应用基于自然的人机交互技术,以物理教学中的平抛运动教具作为实例,设计实现一种3D虚拟教具用以模拟教学过程中的真实教具。这种虚拟教具主要采用手势识别技术实现人和计算机的自然地交互,同时采用虚拟现实技术构建教具实体。应用人机自然交互技术支持的3D虚拟教具,具有交互方式自然、空间感强和抽象表现力强的特点,体现了和谐自然地人机交互方式在教育中的广泛应用前景。     

一种基于亮度和深度信息的实时景深渲染算法

在研究透镜成像模型与针孔成像模型的基础上,提出了一种基于亮度和深度信息的实时景深渲染算法,首次把景深渲染应用到增强现实系统。使用OpenGL和Visual Studio2008实现整个算法。通过建立三维空间坐标系,实时追踪和获取真实场景深度信息,把生成虚拟物体融入到真实场景中。随后,依据亮度信息对虚实融合场景进行模糊处理。最后进行图像融合,把模拟的景深效果输出到屏幕。实验结果表明,新算法更接近于真实摄像机拍摄的景深效果图,适用于增强现实系统。     

虚拟环境下的线缆装配建模技术研究

虚拟现实技术为解决线缆的优化布局及可靠性装配问题提供了一种可行的技术途径,而如何在计算机内部组织和表达线缆的模型信息、属性信息和工艺信息等相关信息是实现虚拟环境下线缆装配工艺规划要解决的首要问题。在分析虚拟环境下的线缆模型应包含管理属性、电气功能、几何结构和装配过程这四类信息的基础上;着重介绍了基于离散控制点建模思想的线缆几何结构层次化表达方法以及基于布线任务的工艺规划过程描述方法。并在自主开发的虚拟装配工艺规划系统VAPP上对相关方法和技术进行了实例验证。     

虚拟现实的公路BIM感知与工程评价方法研究

虚拟现实为公路建筑信息建模(BIM)从二维到三维的感知和协同提供新的手段。论文分析公路工程特征和交通参与者出行体验的现实需求,研究虚拟驾驶、虚拟飞行、虚拟骑行、虚拟步行、增强现实等公路BIM感知与工程评价方法,结合不同交通参与者对工程评价的具体需求,开展以人为本的公路BIM感知、工程评价、协同工作和设计优化。实验结果表明,虚拟现实的公路BIM感知与工程评价连通了BIM模型与人的感知,有助于实现更高的沟通效率和质量。     

基于增强现实的空间信息三维可视化及空间分析

提出了增强地理环境的概念和虚拟三维数据模型的框架,进行了基于增强现实的三维可视化及空间分析的研究,阐述了基于增强现实的空间分析的特点和空间分析模型,最后以三维管线为例进行了实证研究,探讨了增强现实技术在三维管线可视化中的应用.     

多用户虚拟场景的EAI实现

EAI是VRML与JAVA程序之间交流事件信息的界面，使用该技术可以实现用户之间的交互，本文介绍了用EAI和JavaApplet控制VRML对象，实现交互的方法，提出一种在因特网上实现多用户虚拟场景的框架，允许多个用户相互沟通，同时与虚拟场景进行交互。     

可漫游的虚拟场景建模与实现

虚拟现实是现代仿真技术的一个重要发展方向,在城市规划、环境保护、战场模拟、作战训练中可以很好地辅助决策。构造可漫游的虚拟场景是虚拟现实中最基本的、必不可少的一个环节。论文在简单介绍了构造虚拟场景的一般性步骤后,重点讨论了地形、天空体、地物地貌、自然现象等关键技术及漫游控制与漫游辅助工具的实现等。实践证明,所实现的虚拟场景在实时性与真实感方面均取得了不错的效果。     

基于VRML的可视化工具的研究

随着网络技术和硬件设施的飞速发展,虚拟现实建模语言(VRML)被广泛用于在因特网上构建虚拟境界。由于VRML语言自身的特点,虚拟现实的制作十分繁琐。如何使用辅助工具来提高开发的效率,具有很重要的意义。本文分析和讨论了几种基于VRML的可视化工具,并给出校园导游系统的应用实例     

增强现实系统中自适应光照调节技术研究

增强现实系统中要解决的关键问题之一是光照一致性,它是确保虚拟物体表面光照效果真实感,使其能和真实环境很好的融合的关键.系统中必须配合真实光源的情况,在虚拟物体上制作出明暗、反射、阴影等光照效果.通过对光照一致性问题以及由光照引起的相关问题的研究,引出了光照模型理论,推导了基于镜面反射的光照检测方法,研发了一个自适应的光照调节系统,较好解决了虚实场景的光照一致性,并且成功地将自适应的光照调节系统应用在基于投影的AR系统中,得到了良好的视觉效果.     

基于立体场景的人控交会对接仿真研究

传统的人控交会对接主要通过观察摄像机产生的十字靶标图像来完成,容易造成人的视觉误差,从而导致手动对接失败。结合图形学理论和虚拟现实技术构建的人控交会对接仿真系统为航天员实时提供逼真的虚拟立体场景,通过各种任务想定对航天员进行飞行任务训练。在实验过程中,航天员通过立体眼镜观察虚拟场景中飞行器的飞行状态,同时操作控制手柄改变飞行器的位置和姿态进行手动对接训练。通过不同的对接实验参数设置,航天员可以反复进行不同条件下的对接训练,而不需要执行空间飞行任务。实验结果表明基于立体场景的人控交会对接训练有较高的成功率。     

Augmented reality system for aiding engineering design process of machinery systems

The paper presents the application of augmented reality for aiding product design and development of machinery systems.Augmented reality technology integrates an interactive computer-generated word with an interactive real word in such a way that they appear as one environment.AR technology can enhance a user's perception of the real world with information that is not actually part of the scene but is relevant to the user's present activity.Presented in the AR system is a mode for changing views of data-...     

全虚拟无人车辆自主导航仿真系统的研究与实现

以履带式车辆为研究对象，建立了相应的车辆运动学模型和动力学模型，并采用虚拟现实技术，用一辆虚拟车辆在虚拟环境中的驾驶性能仿真了无人车辆在实际环境中的驾驶性能，使操作者能身临其境地观察到无人车辆的各种运动状态。该系统逼真、形象，可以方便地进行诸如路径规划和路径跟踪等各种高层智能操作的仿真，并可以对操作结果做出评价。     

虚拟现实与城市规划

讨论了虚拟现实技术在城市规划中的应用 ,并结合实际开发经验 ,对虚拟环境下用户界面设计、视景建模、实时渲染、交互式漫游、音效等有关技术进行了探讨。     

基于水动力模型的船舶航态的模拟仿真

根据船舶运动动态平衡原理,采用源汇法建立了在不同浪向下船舶横向运动的不动力模型,根据给定的船舶参数,用STF切片法计算了船体的水动力系数和波浪扰动力（矩）,并存入数据库。提出了采用四阶龙格－库塔法求解船舶运动水动力模型的线性微分方程组,以获得船舶随时间变化的各自由度运动幅值。提出并采用了与以往不同的三维模拟仿真方法－虚拟现实技术,创建了天空和海面波浪等三维虚拟场景,实现了具有真实感的、随时间变化的三维船舶航态（横摇、摇艏、横荡）在该场景中的实时动态仿真,取得了良好的效果。