基于增强现实的水轮机虚拟维护系统设计

发布时间：2021-06-12 00:35

　　针对传统水电站操作培训中采用视频或者图片教学模式,造成内容枯燥且抽象的问题。文中结合增强现实（AR）技术设计了一种水轮机机组维护培训系统,通过增强现实技术进行虚拟建模,再利用头戴显示器还原水轮机维护现场的环境信息及相应的三维空间模型,操作人员佩戴头戴显示器通过该训练平台完成对水轮机机组的维护操作培训。系统运行数据显示本虚拟维护系统在0°～360°,距离在2 m以内时,误差可以保持在±5%之内,证明该方法不但能够使操作人员熟练掌握水轮机机组的维护流程,且系统对硬件需求低、运行流畅、部署简单。 

【文章来源】：电子设计工程. 2020,28(18)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

系统概念模型图

本系统从采集的图像中识别所要叠加虚拟信息的物体，计算目标物体的实际位置。该系统使用摄像机采集的现实场景图像信息，利用基于视觉的Marker[8]追踪技巧，识别图像中的Marker，并计算出视觉平面与虚拟物体两个坐标系之间的数值计算变换矩阵，通过矩阵将虚拟物体绘制在相机视觉平面上，与现实场景视频进行虚实配准，获得AR图像，显示在头戴显示器中[9]。本系统可以分为4个子系统：图形图像处理系统、跟踪定位系统、虚实图像融合显示系统以及消息处理系统。本设计的结构图，如图2所示。本设计的优点在于：1）可以最小化系统配准误差，配准误差在毫米级别，满足水轮机维护场景的应用；2）跟踪精度与被跟踪物体的成像分辨率成正比，简单可控；3）配准精度可以通过算法设计提高；4）只跟踪感兴趣物体，无需额外跟踪设备，成本低；5）系统能够实时显示资料信息，特殊情况下无需返回特定地点读取相关资料，可以节约维护学习时间，提高学习效率。

系统软件需要完成如下需求：1）真实维护场景实时图像采集[10];2）图像处理模块识别采集图像中的Marker;3）结合Marker的先验位置信息，确定视觉平台与标记卡之间转换矩阵[11];4）三维虚拟建模；5）虚实配准，实现虚拟模型与真实场景信息的融合，在显示器显示融合结果。系统软件架构，如图3所示。根据系统的功能，系统需要实现水轮机维护真实图像Marker的识别，计算Marker与用户之间的方位和距离，使目标物体与虚拟信息准确叠加。


本文编号：3225585