基于移动终端的增强现实装配技术

【摘要】如今,机电产品的组成和结构越来越复杂,所以在产品装配过程中,往往会产生差错。而增强现实环境下的装配诱导系统可以有效提高用户的装配技术,从而减少出错,提高工作效率。由于移动终端发展迅速,并且具有便携性和高度集成等特性,逐渐成为移动增强现实技术主流的应用平台。本文主要研究基于移动终端的增强现实装配技术。在Android系统下,设计并实现移动增强现实环境下的齿轮油泵装配系统。着重解决基于自然特征点的无标识注册算法实现、虚实场景融合技术实现以及交互方式的设计,具体研究内容如下：首先,研究并实现基于自然特征点的无标识注册算法。该算法主要采用提取模板图片与真实场景中的自然特征点进行描述和匹配,并经过相应的优化算法处理,获取精确的摄像头的位姿。相比于传统的基于标志物的算法来说,在光照、距离等变化以及标志物被部分遮挡的情况下,本算法鲁棒性更强,性能更加稳定,而且可以适应较大空间范围,与真实场景融合较好,注册精度较高。本文针对Android系统平台架构对算法结构进行重新设计,并将该算法应用到移动终端上。经过分析和相应的优化处理之后,基本能够满足实时性的需求。其次,研究基于Android的齿轮油泵增强装配系统中虚实场景融合的问题。主要解决虚拟模型的解析以及模型场景渲染的问题,使融合场景更加真实。同时对虚拟模型库进行有效管理以及解决装配信息融合叠加等问题,丰富了融合场景的内容。然后,设计该系统虚实融合场景中的交互方式。本文主要研究两种交互方式,分别是基于手势和场景标志的交互方式。其中,交互媒介包括按钮、触摸屏以及标志,交互内容包括3D虚拟模型的选择、添加、删除、旋转、平移、缩放,以及基于按钮和标志图片指导装配操作的流程。通过这样的交互方式,使得系统能够更好地对装配过程进行控制和指导。最后,构建一个完整的增强现实装配操作系统,并分析系统的整体架构组成及各部分的功能作用,完成系统功能演示,从而验证本文提出的无标识增强现实注册算法、虚实场景融合技术以及交互方式在Android平台下的有效性及可行性。
【作者】宋春雨；
【导师】何汉武；
【作者基本信息】广东工业大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】移动增强现实；移动终端；增强现实装配；注册算法；虚实融合；

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