混合现实军事装备维修系统综述
发布时间：2021-02-27 23:13
混合现实维修具有低成本、低风险、高效率的独特优势,是军事装备保障领域的研究热点。介绍了混合现实技术的概念,说明了混合现实维修系统的组成结构和关键技术;阐述了混合现实在军事装备教学训练、战场抢修与智能维修中的应用,重点分析了存在的问题,并给出了解决思路;最后指出了系统智能化、标准化、模块化的发展趋势,并为其在我军的运用提出了意见。
【文章来源】：空军工程大学学报(自然科学版). 2020,21(05)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
现实-虚拟连续体
MR维修系统一般可以分为人机交互、跟踪注册、数据管理、虚实融合4个模块[3]，如图2所示。人机交互模块能够使系统理解用户意图并且做出正确的响应；跟踪注册模块能够获取用户的位姿信息以及维修对象的图形信息，使虚拟物体稳定地在用户视野中显示；虚实融合模块负责处理交互指令，结合数据库生成图片、文字、动画等引导信息，并且渲染在用户的视野中；数据管理模块用于管理用户信息和维修信息。
显示技术是MR的基础，通过MR显示设备，用户能便捷地观看到虚实融合的场景。头戴显示设备（Head-Mounted Display,HMD）方便携带、沉浸感强，在MR维修系统中使用最广泛。根据显示原理可将其分为视频透视型（Video See-Through,VST）和光学透视型（Optical See-Through,OST)2种[4]。前者将摄像头采集到的真实场景视频与计算机生成的虚拟物体在屏幕上合成虚实融合的视频。后者则是将真实场景的实时画面与虚拟物体在成像平面上合成虚实融合的实时影像。OST显示设备佩戴舒适、不易产生3D眩晕、交互自然，在MR维修系统中使用最多，常用的设备如图3所示。OST显示设备主要由微型显示器和光学元件组成，其中光学元件主要包括Birdbath、虫眼、光波导等。Birdbath和虫眼光学元件都是将微型显示器的光线投射到分光镜上，从分光镜上反射的光线与透射的真实世界光线融合进入人眼，从而形成虚实融合视野，此类设备有联想Mirage AR、Ned Glass、Meta 2等。光波导则是利用第一全息光栅的衍射效应使经过准直的微型显示器光线满足全反射条件在基板中向前传播，当光线到达第二全息光栅时全反射条件被破坏，光线进入人眼成像[5]，如图4所示。光波导元件尺寸小、清晰度高、不易产生重影，是当前MR显示设备的研究前沿，代表设备有Hololens、Magic Leap One等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外军工制造领域增强现实技术应用现状分析[J]. 李晓红,徐可. 国防制造技术. 2019(03)
[2]基于Faster R-CNN的诱导维修自动交互设计[J]. 罗又文,王崴,瞿珏. 计算机工程与应用. 2019(12)
[3]一种防空导弹全任务维修训练模拟器设计[J]. 柳鹏,杨锁昌,郑思龙,魏保华. 火力与指挥控制. 2017(06)
[4]多传感器式诱导维修系统的设计与实现[J]. 白柯萌,王崴,瞿珏,彭勃宇,刘明. 火力与指挥控制. 2017(02)
[5]基于增强现实的装备诱导维修系统设计与实现[J]. 崔波,王崴,瞿珏,李自豪. 火力与指挥控制. 2016(11)
[6]武器装备虚拟维修训练系统设计[J]. 梅朝,舒涛,宋涛,张卫东. 火力与指挥控制. 2016(09)
[7]混合现实中的人机交互综述[J]. 黄进,韩冬奇,陈毅能,田丰,王宏安,戴国忠. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(06)
[8]头盔显示器发展综述[J]. 高源,刘越,程德文,王涌天. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(06)
[9]装备远程虚拟化故障诊断支援系统设计与研究[J]. 胡江南,赵鸿飞,王海涛,陆炜,陈立武. 机械制造与自动化. 2015(02)
[10]全息波导头盔显示技术[J]. 曾飞,张新. 中国光学. 2014(05)
硕士论文
[1]面向设备维修辅助的IETM的研究与实现[D]. 张鹏.西安科技大学 2017
本文编号：3054940
【文章来源】：空军工程大学学报(自然科学版). 2020,21(05)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
现实-虚拟连续体
MR维修系统一般可以分为人机交互、跟踪注册、数据管理、虚实融合4个模块[3]，如图2所示。人机交互模块能够使系统理解用户意图并且做出正确的响应；跟踪注册模块能够获取用户的位姿信息以及维修对象的图形信息，使虚拟物体稳定地在用户视野中显示；虚实融合模块负责处理交互指令，结合数据库生成图片、文字、动画等引导信息，并且渲染在用户的视野中；数据管理模块用于管理用户信息和维修信息。
显示技术是MR的基础，通过MR显示设备，用户能便捷地观看到虚实融合的场景。头戴显示设备（Head-Mounted Display,HMD）方便携带、沉浸感强，在MR维修系统中使用最广泛。根据显示原理可将其分为视频透视型（Video See-Through,VST）和光学透视型（Optical See-Through,OST)2种[4]。前者将摄像头采集到的真实场景视频与计算机生成的虚拟物体在屏幕上合成虚实融合的视频。后者则是将真实场景的实时画面与虚拟物体在成像平面上合成虚实融合的实时影像。OST显示设备佩戴舒适、不易产生3D眩晕、交互自然，在MR维修系统中使用最多，常用的设备如图3所示。OST显示设备主要由微型显示器和光学元件组成，其中光学元件主要包括Birdbath、虫眼、光波导等。Birdbath和虫眼光学元件都是将微型显示器的光线投射到分光镜上，从分光镜上反射的光线与透射的真实世界光线融合进入人眼，从而形成虚实融合视野，此类设备有联想Mirage AR、Ned Glass、Meta 2等。光波导则是利用第一全息光栅的衍射效应使经过准直的微型显示器光线满足全反射条件在基板中向前传播，当光线到达第二全息光栅时全反射条件被破坏，光线进入人眼成像[5]，如图4所示。光波导元件尺寸小、清晰度高、不易产生重影，是当前MR显示设备的研究前沿，代表设备有Hololens、Magic Leap One等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外军工制造领域增强现实技术应用现状分析[J]. 李晓红,徐可. 国防制造技术. 2019(03)
[2]基于Faster R-CNN的诱导维修自动交互设计[J]. 罗又文,王崴,瞿珏. 计算机工程与应用. 2019(12)
[3]一种防空导弹全任务维修训练模拟器设计[J]. 柳鹏,杨锁昌,郑思龙,魏保华. 火力与指挥控制. 2017(06)
[4]多传感器式诱导维修系统的设计与实现[J]. 白柯萌,王崴,瞿珏,彭勃宇,刘明. 火力与指挥控制. 2017(02)
[5]基于增强现实的装备诱导维修系统设计与实现[J]. 崔波,王崴,瞿珏,李自豪. 火力与指挥控制. 2016(11)
[6]武器装备虚拟维修训练系统设计[J]. 梅朝,舒涛,宋涛,张卫东. 火力与指挥控制. 2016(09)
[7]混合现实中的人机交互综述[J]. 黄进,韩冬奇,陈毅能,田丰,王宏安,戴国忠. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(06)
[8]头盔显示器发展综述[J]. 高源,刘越,程德文,王涌天. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(06)
[9]装备远程虚拟化故障诊断支援系统设计与研究[J]. 胡江南,赵鸿飞,王海涛,陆炜,陈立武. 机械制造与自动化. 2015(02)
[10]全息波导头盔显示技术[J]. 曾飞,张新. 中国光学. 2014(05)
硕士论文
[1]面向设备维修辅助的IETM的研究与实现[D]. 张鹏.西安科技大学 2017
本文编号：3054940
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