光轴外扩式布置的双目相机图像立体校正

摘要： 针对宽视野光轴外扩式布置双目图像采集和显示系统的图像立体校正问题,利用三维重建误差,提出了一种基于双目图像视差特性的立体校正方法.在分析光轴外扩式布置双目相机图像视差特性的基础上,针对相机光心与显示投影中心间的位置误差和相机光轴与显示视轴间的角度误差,建立图像仿射变换、水平视差畸变和垂直视差的校正函数,利用一组空间采样点的三维重投影误差作为目标函数通过优化方法求解校正参数.仿真实验表明：在视轴外扩夹角为30°时,本方法可以有效地消除光心位置误差和光轴角度误差对图像视差造成的影响.真实图像校正实验表明：校正后的图像水平畸变小,在显示宽视野双目图像时,能保持正确的三维立体感.
关键词：中图分类号：文献标志码： A     

VR外设驱动的虚拟人姿态优化仿真方法

为解决常用的VR外设为穿戴于操作者身上的位置跟踪器,会给操作者带来额外不便的问题,提出一种基于视觉传感器组合的虚拟人驱动方案,实现简便无标记虚拟人运动实时驱动。引入参数化人体模型SMPL(skinned multi-person linear),通过最小化多个误差项组成的目标函数,改进算法提高虚拟人驱动精度,并计算得到符合真人形态与姿态的拟合人体模型数据,实现操作姿态人机工程学评价。实验结果表明：所提出的虚拟人数据驱动方法具有有效性。     

面向复杂产品交互虚拟装配操作的并行碰撞检测算法

运动对象间碰撞检测是交互式虚拟装配的一个基本问题,提出一种虚拟环境中运动对象间的并行化碰撞检测方法.该方法使用一种并行的、基于区域分割和快速相交校验排序的分解算法来包围盒层次模型,检测计算时依据用户的操作动态决定碰撞检测对以减少检测计算量,同时基于微机和局域网的并行方法来计算模型间碰撞,两个模型间碰撞检测时使用包围盒层次树动态更新方法.随后,以某型汽车底盘虚拟装配时的实时碰撞检测来验证算法性能.结果表明,该方法可以快速建立包围盒层次树模型,并可在交互操作中完成给定精度的实时碰撞检测.     

仿真环境下多机器人焊接路径的优化

应用同心圆柱面对机器人活动空间进行细分,结合自由线弧的优点,寻找出机器人可能的焊接路径,提出了一种规划多机器人焊接加工路径的方法,按照相应原则选取自由空间弧段上的节点,并结合图论技术,实现选取的机器人焊接路径的优化,结合仿真环境进行优化算法,在解决多机器人碰撞问题的同时,大大缩短了规划时间,还为多机器人焊接路径的规划与优化问题提出了一条可能的发展路径。     

基于分形几何的高度非线性过程虚拟仿真技术研究

针对一类高度非线性过程的虚拟仿真问题,提出一种虚拟环境下仿真新方案,即“物理行为模型 现象发生系统”,该方案由虚拟现实系统、基于分形几何建模、物理行为模型三部分组成,关键技术包括:物理行为模型与现象发生系统之间映射关系建立方法;基于分形几何的复杂拓扑结构几何模型快速构造算法;虚拟环境下基于结点的大量复杂几何对象近似纹理快速处理算法;大量复杂几何对象的实时渲染问题。随后以散体岩石在圆锥破碎机破碎腔中的破碎过程虚拟仿真为例,说明方案的应用过程。     

虚拟装配系统及其关键技术

基于约束识别和混合建模思想开发了一个虚拟装配系统(VAE)．分析并构建了系统的功能模块和体系结构，研究了特征和网格混合建模、约束识别和求解以及实时碰撞检测等支撑VAE的关键技术，据此开发了基于PowerWall硬件系统的VAE原型系统．该原型系统可以完成产品的装配工艺规划和装配操作培训，并具备简单的参数化几何建模功能．     

基于关节自由度约束的上臂轴旋转跟踪误差补偿

针对外敷跟踪器下皮肤组织滑移(Soft Tissue Artifact,STA)引起的人体运动跟踪中上臂轴旋转角位移跟踪误差问题,基于关节自由度约束,提出一种利用相连肢体相对位姿矩阵分解的在线STA误差补偿角度计算方法.首先,利用一组不包含上臂轴旋转的上肢运动轨迹跟踪信息,基于关节点位置连续和旋转自由度约束,通过优化方法计算各肢体分段坐标系到相应跟踪器坐标系的位姿变换矩阵;然后,上肢实时运动跟踪时,对上臂和小臂相对姿态矩阵引入上臂轴旋转STA误差补偿运动,在肘关节两旋转自由度的基础上进行3自由度的旋转矩阵分解,得到STA误差补偿角度.4人上肢运动跟踪实验表明:在不同肘关节内曲角度条件下,均能有效在线修正上臂轴旋转STA跟踪误差,且在旋转角度较大时,补偿精度优于线性STA误差补偿方法.     

基于虚拟环境的矿山运输系统实时监控技术研究

从矿山运输系统数字化和自动化的角度,分析了当前金属矿山井巷开拓运输系统中存在的问题.面向矿山运输系统的仿真和实时监控需要,提出了基于虚拟环境构建对矿山井巷开拓运输系统实行实时监控的新设想,并对矿山虚拟场景建模,生产信息实时采集,运输调度模型等技术进行了研究.应用表明,采用该技术的矿山运输系统能显著提高响应速度,减少故障发生率,降低运输成本,说明该技术具有广泛应用前景.     

交互式自行车模拟器中的力觉反馈研究

力觉反馈系统是交互式自行车模拟器的重要组成部分，它主要模拟真实环境骑车过程中手把及脚踏板对骑车者产生的力反馈，使骑车者通过模拟器体验到真实骑车环境中的力觉。从骑车过程中骑车者的受力分析入手，设计了一套适合于交互式模拟器的力反馈软硬件，并着重分析了将虚拟环境中的自行车与模拟器力反馈硬件系统之间的反馈力准确映射方法。     

有限时间区间预防性维修策略的优化

运用役龄回退因子的概念，建立了预防性维修前后故障率的递推关系，并以故障时间分布符合威布尔分布的设备为例，构建有限时间区间的预防性维修策略的优化模型，克服了无限时间区间优化模型不可操作的缺点．该模型为维修计划的制订和现场的作业调度提供了决策支持．