增强现实场景下基于层次导航树的组件浏览方式与物体检测
发布时间：2020-12-12 03:03
增强现实技术可将计算机生成的虚拟物体叠加至真实环境中,使观察者能够看到虚实结合的场景,为生产制造、教育培训等领域带来技术革命。而作为主流的AR设备,微软HoloLens存在视角范围狭窄的约束,观察较大物体时不可观其全貌,导致用户无法获取全局信息。利用增强现实技术可实现对环境的理解,在已知标注对象的条件下,可对其组成通过虚拟信息加以说明,在无特定对象的情况下,可实现对整体环境的解析。在标注对象已知时,现有的解决方法考虑在物体各组件上附加虚拟标签,明确各部分的名称及位置,但单纯附加标签这一方式无法使用户掌握目标对象的整体结构,尤其针对大规模物体,因硬件设备视野限制导致缺乏全局浏览。在标注对象未知的情况下,可通过在AR设备上对环境中的物体加以检测与定位,从而辅助用户理解环境。针对增强现实场景下辅助用户浏览特定物体这一问题,本文提出层次导航树的概念,通过呈现物体的全局结构以及二维界面到三维物体的导航,对具体对象加以说明,改善视野范围的消极影响,并采用多通道融合的交互方式,保证人机交互的自然性,以检修培训为应用场景,使用虚拟信息提供目标设备的组件指引,从而加速检修操作,验证了层次导航树的高效性。...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１增强现实眼镜Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ?ＨｏｌｏＬｅｎｓ??
?山东大学硕士学位论文???增强现实技术得以广泛应用于诸多领域的一大原因在于其可对用户关注的??真实物体或模型附加虚拟信息，以实现对其说明或辅助操作的目的［２￣。在这一??过程中，如何利用虚拟信息实现可协助用户理解的物体浏览方式成为科研人员研??宄的热点。??一些科学家以在关注对象上附加虚拟标签［２１］的方式，引导用户逐步浏览物体??的各个部分。ＴａｔＺｇｅｍ［２２］提出用于三维空间中的刺猬标注法，采用外部标签的形??式，令其形如刺猬般呈辐射状分布，如图１－２所示（该图出自刺猬标注法一文）。??该方法首先将所有标注信息划分至多个平面内，再在整个平面中采用动态人工势??场法为标签间添加引力和斥力，其中引力保证虚拟标注信息不偏离相应的组件位??置，斥力确保标签间不发生碰撞。刺猬标注法采用附加虚拟标签的形式辅助用户??浏览关注对象，使用户在观察到标签后可沿引线方向定位到相应部位。其优势在??于可较为直观地显示出物体各部分名称，但该方法在物体组成结构复杂的情况??下，由于标签数量多易导致标注信息混淆现象的发生，从而不利于用户对模型的??浏览和对标签对应组件的定位。??ｆｕｐ？，厂丄?１?｜?｜?Ｉ?｜?Ｃｙ？（?）?｜?乂＿?１??图１－２刺猬标注法辅助用户对模型的浏览??爆炸图［２３］通过将物体”炸裂”以帮助用户更加便捷的浏览目标对象的内部结??构及组成。由于爆炸图提供将模型各组件炸裂分隔开的功能，用户可获取到完整??模型中各组成部分的细节信息，使得爆炸图这种显示方式普遍应用于产品说明书??或建筑分析中。其也被应用于增强现实设备下的虚拟模型浏览中。ＺｈｕｔｉａｎＣｈｅｎ［２４】??基于增强现实眼镜Ｈｏｌｏ
?山东大学硕士学位论文???ｓｉｎ??＃?ｉ?ｉ?－?Ｉ??．眞…０：，：一?＾??图１－３采用爆炸图的形式辅助用户浏览虚拟城市模型??１．２．２增强现实场景下的物体识别研究现状??为了实现虚拟信息对真实场景的诠释，一些研宂工作关注于在增强现实硬件??设备的基础上对真实环境的理解，比如针对环境中存在的具体物体的识别与定位??工作。??目前已有一些工作可以实现增强现实场景下对物体的识别，包括微软的Ａｚｕｒｅ服??务［２５］和高通Ｖｕｆｏｒｉａ组件。利用微软Ａｚｕｒｅ服务能够创建自定义图片分类器，可??在微软ＨｏｌｏＬｅｎｓ眼镜上实现自定义内容的检测和定位。其使用大量已标出包围??盒的特定类别物体图片对模型进行迭代训练，使该模型针对于新拍摄图片具有识??别能力，物体通过识别和定位后，再将拍摄图片的像素坐标转换为空间坐标，得??到物体在真实世界中的位置，并标注其物体名称，从而实现虚拟内容对真实场景??的说明。但这种方式存在一定的缺陷，采用Ａｚｕｒｅ服务实际为客户机／服务器模??式，Ａｚｕｒｅ服务是架于计算机之上，主机作为服务器端，ＨｏｌｏＬｅｎｓ作为客户端，??需要将使用ＨｏｌｏＬｅｎｓ环境感知相机拍摄的图片封装为请求消息，传送至服务器??端等待处理，待服务器端的图像识别和定位工作完成后，再将处理结果传送至客??户端，在这一过程中完成图像处理工作的实为计算机而非ＨｏｌｏＬｅｎｓ可移动设备，??故必须确保ＨｏｌｏＬｅｎｓ端和计算机端的正常通信才能完成对物体的识别和定位工??作，若发生通信受阻的情况，则任务失败。其次，采用高通Ｖｕｆｏｒｉａ组件也可实??现增强现实场景下特定物体的识别［２６］，其需预先扫描待识别物体
本文编号：2911733
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１增强现实眼镜Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ?ＨｏｌｏＬｅｎｓ??
?山东大学硕士学位论文???增强现实技术得以广泛应用于诸多领域的一大原因在于其可对用户关注的??真实物体或模型附加虚拟信息，以实现对其说明或辅助操作的目的［２￣。在这一??过程中，如何利用虚拟信息实现可协助用户理解的物体浏览方式成为科研人员研??宄的热点。??一些科学家以在关注对象上附加虚拟标签［２１］的方式，引导用户逐步浏览物体??的各个部分。ＴａｔＺｇｅｍ［２２］提出用于三维空间中的刺猬标注法，采用外部标签的形??式，令其形如刺猬般呈辐射状分布，如图１－２所示（该图出自刺猬标注法一文）。??该方法首先将所有标注信息划分至多个平面内，再在整个平面中采用动态人工势??场法为标签间添加引力和斥力，其中引力保证虚拟标注信息不偏离相应的组件位??置，斥力确保标签间不发生碰撞。刺猬标注法采用附加虚拟标签的形式辅助用户??浏览关注对象，使用户在观察到标签后可沿引线方向定位到相应部位。其优势在??于可较为直观地显示出物体各部分名称，但该方法在物体组成结构复杂的情况??下，由于标签数量多易导致标注信息混淆现象的发生，从而不利于用户对模型的??浏览和对标签对应组件的定位。??ｆｕｐ？，厂丄?１?｜?｜?Ｉ?｜?Ｃｙ？（?）?｜?乂＿?１??图１－２刺猬标注法辅助用户对模型的浏览??爆炸图［２３］通过将物体”炸裂”以帮助用户更加便捷的浏览目标对象的内部结??构及组成。由于爆炸图提供将模型各组件炸裂分隔开的功能，用户可获取到完整??模型中各组成部分的细节信息，使得爆炸图这种显示方式普遍应用于产品说明书??或建筑分析中。其也被应用于增强现实设备下的虚拟模型浏览中。ＺｈｕｔｉａｎＣｈｅｎ［２４】??基于增强现实眼镜Ｈｏｌｏ
?山东大学硕士学位论文???ｓｉｎ??＃?ｉ?ｉ?－?Ｉ??．眞…０：，：一?＾??图１－３采用爆炸图的形式辅助用户浏览虚拟城市模型??１．２．２增强现实场景下的物体识别研究现状??为了实现虚拟信息对真实场景的诠释，一些研宂工作关注于在增强现实硬件??设备的基础上对真实环境的理解，比如针对环境中存在的具体物体的识别与定位??工作。??目前已有一些工作可以实现增强现实场景下对物体的识别，包括微软的Ａｚｕｒｅ服??务［２５］和高通Ｖｕｆｏｒｉａ组件。利用微软Ａｚｕｒｅ服务能够创建自定义图片分类器，可??在微软ＨｏｌｏＬｅｎｓ眼镜上实现自定义内容的检测和定位。其使用大量已标出包围??盒的特定类别物体图片对模型进行迭代训练，使该模型针对于新拍摄图片具有识??别能力，物体通过识别和定位后，再将拍摄图片的像素坐标转换为空间坐标，得??到物体在真实世界中的位置，并标注其物体名称，从而实现虚拟内容对真实场景??的说明。但这种方式存在一定的缺陷，采用Ａｚｕｒｅ服务实际为客户机／服务器模??式，Ａｚｕｒｅ服务是架于计算机之上，主机作为服务器端，ＨｏｌｏＬｅｎｓ作为客户端，??需要将使用ＨｏｌｏＬｅｎｓ环境感知相机拍摄的图片封装为请求消息，传送至服务器??端等待处理，待服务器端的图像识别和定位工作完成后，再将处理结果传送至客??户端，在这一过程中完成图像处理工作的实为计算机而非ＨｏｌｏＬｅｎｓ可移动设备，??故必须确保ＨｏｌｏＬｅｎｓ端和计算机端的正常通信才能完成对物体的识别和定位工??作，若发生通信受阻的情况，则任务失败。其次，采用高通Ｖｕｆｏｒｉａ组件也可实??现增强现实场景下特定物体的识别［２６］，其需预先扫描待识别物体
本文编号：2911733
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/2911733.html
