一种基于双机通讯的HMD立体显示与跟踪方法

介绍了基于两台互联PC同步通讯的HMD(Helmet-Mounted Display:头盔显示器)立体显示与跟踪系统的总体结构,给出了主从模式下双机通讯的同步机制和实现细节,在数字社区中实现了HMD立体显示与视点跟踪功能。     

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。     

利用光流预测的增强现实系统注册方法

针对目前增强现实领域由于系统延时造成的注册误差问题，提出了采用彩色标志点的光流场估计运动参数预测图象位置，结合平面四点注册算法确定运动物体与摄像机间相对位姿的算法。并把该算法应用于以视频透射式头盔显示器为主的增强现实系统中。该系统结构简单、轻便、实用性强、易于实现。一般情况下只需四个平面标志物就可实现运动物体的三维跟踪注册；工作范围大，甚至可以应用到室外的增强现实系统中；数值求解过程是线性过程，误差小，可以满足增强现实系统高精度三维注册的要求。     

虚拟座舱中多功能显示器的仿真

虚拟座舱中，双目立体显示和虚拟环境中的人机交互对机载多功能显示器（MFD）的仿真提出了特殊的要求。首先分析了虚拟座舱对MFD仿真的具体要求，进而提出了一套使用OpenGL和VTrees DK在头盔显示器中实现对目前飞机座舱中常用的CRT和LCD两种类型MFD的各种显示功能进行仿真的完整方案，最后介绍了虚拟座舱中基于HOTAS系统和数据手套实现对MFD的人际交互过程的方法。     

头盔显示/瞄准系统仿真技术研究

随着虚拟现实与仿真技术的不断发展,头盔显示/瞄准仿真技术的概念及其应用越来越多地用于战斗机和直升机地面飞行模拟器的作战和训练.论述了电磁场法确定头位的头盔显示/瞄准仿真系统的设计方法和系统结构,以及在地面飞行模拟器虚拟现实仿真环境中的应用,着重讨论了头位和方位参量的获取以及系统精度的保持等几个关键技术问题.供从事头盔仿真设计和系统综合的工程师们参考.     

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。     

人在虚拟载人航天器虚拟乘员舱内环境中作业特性的仿真研究

利用自行开发与集成的虚拟现实实验系统，通过在简化的虚拟乘员舱内设定判断物体大小和移动物体等常规的任务，记录其操作时间，并与真实环境中相同的任务进行了对比来开展人在虚拟环境中作业特性的仿真实验研究，同时设计主观问卷表调查被试对虚拟效果的真实感。结果表明，被试戴头盔显示器、利用数据手套完成挑选虚拟乘员舱内标准柜抽屉中的小球，并放置在一台体上任务的作业时间服从均值36．72s、方差13．798正态分布。70．2％的被试调查时认为头盔显示器的立体效果明显，可以产生一种沉浸感。所以，开展虚拟现实应用研究时，应使系统硬件能够尽可能地模拟真实任务背景，关键是头盔显示器和数据手套的交互性满足需要，其次对真实世界的模型优化应有一个量级，这样，人在其中的判断及反应操作与真实世界就可以类比，从而可保证应用结果有效性。     

利用SIFT特征联合匹配的非刚体目标跟踪算法

为了解决非刚体目标跟踪过程中由目标形状快速变化带来的困难,提出了利用SIFT特征联合匹配的非刚体目标跟踪算法。首先分别提取目标模板和当前搜索区域的SIFT特征点;然后利用改进的联合匹配策略在目标模板和当前搜索区域之间进行特征匹配;最后根据匹配结果确定目标在当前帧的位置和尺度。改进的联合匹配策略在构建相似度矩阵时,不但利用了具有旋转和尺度不变性的SIFT特征向量,并且充分考虑了特征点的空间位置信息,有效提高了特征匹配的准确性。将这种改进的联合匹配策略成功地引入到SIFT匹配跟踪中,克服了传统SIFT匹配算法用于非刚体目标跟踪时的缺陷。实验结果表明,该算法对目标的非刚性形变、尺度变化以及背景干扰都具有较强的鲁棒性。     

ERT-VR:一种地震救援训练虚拟仿真系统

ERT-VR系统主要包括指挥员训练子系统与小组训练子系统两部分。指挥员训练子系统基于多通道立体显示系统构建沉浸环境,小组训练子系统以头盔显示器与数据手套等为主要交互设备。ERT-VR设计与实现了一个训练想定生成器,生成的想定数据类似于试题,管理人员分配给受训人员。受训过程被实时记录与评估。阐述了ERT-VR系统组成、功能结构、运行过程与运行实例。     

船舶航向-主机综合智能控制的虚拟仿真

提出并实现一种基于虚拟现实技术的船舶航向与主动力装置综合智能控制的可视化交互式仿真系统。论文建立了状态空间型船舶平面运动数学模型,给出该仿真系统的结构,讨论了系统的主要功能。本仿真系统支持红外跟踪立体眼镜,立体头盔等虚拟现实视觉设备并具有立体机舱声音效果。论文给出部分具有沉浸感的三维船舶运动和主机控制的虚拟现实仿真场景。     

一类时滞系统的模糊跟踪控制及其仿真

研究了一种基于模糊T-S模型的非线性时滞系统模糊跟踪控制问题。首先利用模糊T-S模型对不确定非线性系统进行模糊建模,然后在此基础上研究了模糊系统在状态可测与不可测的情况下的模糊跟踪问题。控制器的设计避开了复杂的精确反馈线性化与自适应方法。采用本方法,可将控制器的设计问题转化为求解线性矩阵不等式问题,再利用凸优化技术可将其有效地解决。因此该方法既简单又实用,并且通过仿真实例说明了它的有效性与正确性。     

用于人机交互的交流式电磁跟踪系统的研究

虚拟现实系统和计算机仿真系统中广泛采用电磁跟踪系统测量用户的头部或手部的位置和姿态来实现人机交互。本文分析了目前已有的直流式电磁跟踪系统的不足，提出了一种采用交流信号作激励源的交流式电磁跟踪系统，研究了该系统的结构，推导了用于提取传感器接收信号的递推数字互相关算法，讨论了算法参数与算法性能的关系。仿真实验证明了算法的有效性及理论分析的正确性。本文的研究成果为实际的交流式电磁跟踪系统的设计提供了理论依据。     

基于分支定界法的运动控制相机轨迹跟踪

提出一种与视频图像纹理信息无关,以运动控制机器人手眼标定算法为核心的相机轨迹跟踪方法。针对无特定参照物的手眼标定算法精度较低的问题,该方法提出一种运用无穷范数在给定旋转分量时迭代求局部优化解的算法。并进一步基于旋转空间分支定界法,提出新的标定方程定界约束条件及划分策略,用于寻找全局最优解。实验结果表明,提出的方法有效提高了无参照物场景的手眼标定精度,并应用于虚拟现实领域。     

OFDM系统中相位噪声的自适应补偿技术及性能仿真

相位噪声对正交频分复用OFDM系统的性能有着关键性影响,其产生的通用相角错误CPE会使信道失真系数逐符号旋转,因而必须采用逐符号更新信道估计值的方法。提出了一种基于判决反馈的低通滤波算法来克服CPE所产生的信道旋转并提高信道估计的性能。该方法可通过导频子载波估计CPE所产生的信道旋转,并将解调后子载波的判决值通过低通滤波的方式降低信道估计的方差。文中采用了归纳法对该算法进行了理论分析,分析结果和仿真均证明了该算法的有效性,以及在计算量,收敛性方面的优势。     

时变转移概率IMM-SRCKF机动目标跟踪算法

给出了一种交互多模型(interacting multiple model,IMM)算法中Markov转移概率矩阵在线修正的方法,并将平方根容积卡尔曼滤波器(square-root cubature Kalman filter,SRCKF)引入到IMM算法中,提出一种时变转移概率的机动目标跟踪IMM-SRCKF算法。该算法利用当前量测中包含的模式信息,对IMM算法中的转移概率矩阵进行实时递推估计,避免了常规IMM算法中转移概率先验确定的困难,提高了模型切换速度和跟踪精度;同时,SRCKF以目标状态协方差的平方根进行迭代更新,确保了滤波过程中协方差矩阵的对称性和半正定性,改善了数值精度和稳定性。仿真实验结果表明,该算法对机动目标的跟踪性能优于常规的IMM及IMM-CKF算法。     

自适应分组量子衍生蛙跳算法

为提高传统蛙跳算法的优化能力,基于组内平均目标函数值实施动态分组,采用多量子比特概率幅实施个体编码,基于组内最优蛙和组间最优蛙确定旋转角度,采用基于张量积构造的多比特量子旋转门实施组内最差蛙的更新.标准函数极值优化的实验结果表明,该算法的单步迭代时间较长但优化能力较传统蛙跳算法约有两个数量级的提高,从而表明提出的分组策略和编码方法切实能够提高传统蛙跳算法的优化能力.     

机动目标模型匹配卡尔曼滤波载波跟踪算法

针对传统卡尔曼滤波器用于高动态载波跟踪时性能不够理想的问题,提出一种基于机动目标模型匹配的卡尔曼滤波载波跟踪算法,能够在载波参数剧烈变化的条件下实现稳定的载波同步。所提算法较传统算法更加契合实际环境,具有实用价值高、应用范围广等优点。使用线性卡尔曼滤波器,无需矩阵求逆运算,计算复杂度低,便于工程实现。仿真结果表明,所提算法在跟踪具有剧烈动态特性的载体信号时能够显著提高跟踪精度,且跟踪门限信噪比能够降低约3 dB。     

旋转相控阵雷达变数据率目标跟踪算法

旋转相控阵雷达由于天线面阵旋转和电子波束偏移限制,每天线周期有66.7％左右的时间不能照射到正在跟踪的目标,可连续取值的自适应变数据率跟踪算法不适用于旋转相控阵雷达.在Cohen研究基础上,提出一种离散取值的变数据率跟踪算法应用于旋转相控阵雷达目标跟踪.该算法在直角坐标系下进行运动状态估计,在球坐标系下计算跟踪残差,利...     

基于ANFIS的自适应机动目标状态估计算法

针对基于当前统计(current statistics,CS)模型的机动目标状态估计算法对机动目标加速度的极限值依赖性大的缺陷,提出了一种利用自适应神经网络-模糊推理系统(adaptive neuro-fuzzy inference system, ANFIS)自适应调整目标状态噪声方差的方法。首先利用ANFIS算法对目标机动强度进行估计,进而对目标状态噪声协方差矩阵进行自适应调整;然后利用粒子滤波(particle filter, PF)算法对目标状态进行估计。仿真结果表明,与该方法能够有效提高目标状态估计的精度。