增强现实系统的动态注册

增强现实是虚拟现实的一个重要分支,有着广泛的前景与应用价值,增强现实系统中最关键的技术是三维注册,为实现虚拟物体与真实物体间的完美结合,三维注册精度至关重要,由于系统延时造成虚拟物体在真实物体附近游移,严重地影响系统的整体注册精度,针对该问题采用扩展卡尔曼滤波方法跟踪标志点,估计头部运动方位,对增强现实系统进行动态注册,以减少系统延时,提高三维注册精度,该算法实时性强,能够较好地解决增强现实系统延时造成的注册误差。     

一种基于蒙特卡罗法的激光引信回波信号仿真技术

激光引信探测目标受试验条件的限制，获得真实数据代价很高。考核激光引信系统性能的有效方法是回波信号的数字仿真。一般的仿真方法缺乏对大气悬浮粒子后向散射的描述，难以模拟真实作战环境中气悬粒子对激光引信的影响，本文采用了一种基于蒙特卡罗法的激光引信回波信号仿真算法，模拟目标回波激光脉冲能量的同时，利用概率统计方法推导了气悬粒子后向散射的激光脉冲能号计算的理论公式，并给出了仿真激光引信回波信号的算法步骤和仿真结果。     

基于造影图像的能量场反投影合成冠脉三维重建

基于造影图像的血管三维重建技术对于心血管疾病的计算机辅助诊断具有重要的临床实用价值.本文针对两幅单平面冠脉造影图像,提出了一种能量场反投影合成冠脉三维重建方法.深入研究了X射线造影成像原理和非封闭参数曲线构建方法,基于透视投影模型将两幅造影图像中形变曲线所受的外部驱动能量场反投影到三维空间中实现合成.在外部形变驱动力和内部平滑力的共同作用下,三维参数曲线不断形变向合成能量场最小的方向演化.为获得高精度的重建结果,通过曲线匹配方法实现参数曲线上点对点的稠密匹配,然后使用集束调整方法实现投影参数和血管三维结构的非线性全局优化.为了验证算法的有效性,我们将本文提出的方法在仿真数据和真实造影图像上进行了一系列实验;同时对具有不同造影成像角度差的图像进行了重建精度比较.实验结果表明本文提出的方法非常有效和鲁棒,重建冠脉血管树在三维空间中的均方误差小于0.80mm.     

亦真亦幻的户外增强现实系统——圆明园的数字重建

增强现实技术是信息领域一个新兴的多学科交叉研究方向，具有虚实结合、三维注册、实时交互的特点，在医疗手术、工业设计、市政规划、军事仿真、教育培训、文化娱乐等领域具有广泛的应用前景。本文针对我国重要历史遗迹圆明园，提出通过户外增强现实系统来进行圆明园数字重建的解决方案。在阐述户外增强现实系统关键技术的基础上，描述了3种不同的用于数字重建的户外增强现实系统的体系结构和工作原理，包括定点式观察增强现实系统、手持式便携增强现实系统以及头戴式漫游增强现实系统。     

基于增强现实技术的圆明园现场数字重建

增强现实(AR)技术是在虚拟现实技术的基础上发展起来的新兴研究领域,是一种利用计算机产生的附加信息对真实世界的景象增强的技术。AR系统的用户可以在看到真实环境的同时看到计算机产生的与之融合的文字、图片或虚拟物体的三维模型。阐述了AR 系统的基本组成和关键技术,介绍了用于圆明园现场数字重建的3种增强现实系统,即定点观察式、手持个人数据助理(PDA)式和基于头盔显示器(HMD)的可穿戴式增强现实系统。阐述了各系统的结构和原理,详细说明了定点观察式系统的研制现状及初步实验结果。     

基于增强现实技术的圆明园景观数字重现

提出基于关键帧匹配的增强现实跟踪注册算法,实现圆明园大水法遗址的数字重现。并采用随机树的方法将特征点的匹配问题转化为特征模式分类问题,解决图像间的宽基线特征匹配。基于该算法构建出基于视频透视式头盔显示器的移动增强现实系统。实验验证表明,该方法具有实时、鲁棒,适用于户外跟踪注册。     

GOLD光学设计软件及其技术性能

利用物象空间正则归一化坐标理论，研制出光学系统自动设计大型软件包。其功能包括光路追迹，象差分析，点列图、点扩散函数、光学传递函数等象质指标的计算，两次反射鬼象和红外扫描成象系统中的冷反射对系统影响的模拟和控制，阻尼最小二乘法结构优化等等。ＧＯＬＤ软件适用于各种非对称、非常规复杂光学系统的设计分析，经实践应用得到满意的效果。     

户外增强现实系统关键技术及其应用的研究

增强现实技术是虚拟现实技术发展的一个重要分支，具有虚实结合、实时交互、三维注册的新特点，户外增强现实系统是近年来增强现实技术方面的一个新的研究方向，建立一个成功的户外增强现实系统的的最大障碍是缺少在户外条件下的准确跟踪技术。本文分析了实现户外增强现实系统的关键技术及其与室内增强现实系统的区别并讨论了户外增强现实系统的进展及应用。     

正交有限角投影局部基函数展开法重建三维折射率场

在对移相干涉测量三维折射率场研究的基础上,研究了正交小角度光路的设置.对于有限角度的少数投影层析重建,采用了连续可导的局部基函数展开折射率场函数.为了提高重建精度,提出了基于遗传算法的多松弛因子迭代重建算法.实验和数值仿真表明,正交有限角少数投影的测量方法可以有效减少测量数据量;采用连续可导的局部基函数展开,并在迭代过程中引入多个可变松弛因子,最大误差不大于5%,平均误差不大于1%的重建精度,较传统网格法提高了约40%.     

基于混合现实的新型轻量级飞行模拟器系统

编队训练和人-座舱的自然交互是研制飞行模拟器的关键技术问题.介绍了一套基于混合现实技术研制的具有虚实融合座舱视景的轻量级飞行模拟器系统.该系统的创新之一是使用基于多固定摄像机的虚实融合方法,采用2D四点纹理映射技术将多个摄像机摄取的座舱端交互区域的真实图像添加到虚拟座舱环境中.创新之二是可逼真地模拟真实的编队训练.系统初步试验结果表明,所研制的轻量级飞行模以器系统增强了学员对飞行座舱环境的真实理解,提高了人-座舱的自然交互能力,在编队多机科目训练方面具有突出的优势,是大型飞行模拟器的有效补充.