论文摘要
大多数增强现实系统只是简单地将虚拟物体叠加在真实场景图像上,造成了虚拟对象与真实对象发生穿透等情况。这种错误的关系,不仅会给长时间执行任务的使用者造成眼疲劳和因视觉错乱引起的操作困难,更会引起用户在操作过程的感官方向迷失和空间位置感错乱,给交互操作带来严重的错误。因此,为了增加计算机仿真的真实性,提高增强现实沉浸感,虚实物体间的碰撞检测是不可回避的一个问题。只有解决虚实碰撞检测,才能真正实现对实际情况的预测仿真。首先,本文在对比分析了虚拟现实和增强现实优缺点的基础上,研究了带标志物的增强现实系统,利用OSG/osgART,搭建了一个增强现实仿真环境,并且实现了增强现实环境下的机械臂三维建模和运动仿真。其次,研究了基于立体图像对的三维重建技术。本文利用立体摄像机,获取一对立体图像对,通过校正、高斯滤波等预处理后,提取图像的特征点并利用基于特征点的匹配算法对特征点进行了立体匹配,得到了匹配特征点对,根据相机成像模型,解算出图像中物体特征点的三维信息。最后,本文利用提取出的真实物体信息创建虚拟包围盒模型,代替其与虚拟模型进行相交测试,即将增强现实环境中虚实物体间的碰撞检测问题转化为常见的虚拟物体间的碰撞检测。此外,论文利用"AABB包围盒—k-D树”算法,对虚实物体进行碰撞检测。该方法将包围盒技术与空间剖分技术相结合,并且通过改进的求包围盒算法,加快了包围盒构建速度,提高了碰撞检测的效率。本文的研究成果可用于机械臂路径规划、遥操作机器人、机器人运动仿真等多个研究领域。文中提出的利用基于图像的三维重建技术,将增强现实环境中的虚实物体间的碰撞检测转换为虚拟对象间的相交测试的思路,经过实验证明,是行之有效的。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 研究背景和意义1.2 相关技术的研究及进展1.2.1 增强现实技术1.2.2 基于图像的三维重建技术及其发展现状1.2.3 碰撞检测1.3 本文的主要研究内容和结构与安排第二章 增强现实系统设计2.1 增强现实特点2.1.1 虚拟现实技术及其局限性2.1.2 AR在机械臂仿真中的特点2.2 增强现实系统的工作机制2.3 机械臂增强现实仿真系统的实现2.3.1 osgART概述2.3.2 基于osgART的增强现实系统2.4 本章小结第三章 机械臂建模及运动仿真3.1 机械臂运动学正问题3.1.1 转动坐标系的建立及连杆的D-H参数3.1.2 广义变换矩阵的建立3.1.3 六自由度机械臂的运动学方程3.2 基于OpenSceneGraph的机械臂建模和运动仿真3.2.1 OpenSceneGraph概述3.2.2 仿真场景三维建模3.2.3 机械臂运动仿真3.3 本章小结第四章 基于立体相机的三维重建4.1 立体视觉与三维重建原理4.2 基于图像重建的关键步骤4.3 立体匹配4.3.1 立体匹配算法分类4.3.2 算法原理及实现4.4 三维重建实验成果4.4.1 Bumblebee3三目摄像机概述4.4.2 基于立体摄像机的三维重建原理4.4.3 基于Bumblebee3的三维重建4.5 本章小结第五章 虚实碰撞检测5.1 包围盒技术5.1.1 轴对齐包围盒（AABB）5.1.2 包围球5.1.3 方向包围盒5.1.4 k-Dop包围盒5.2 本文采用的碰撞检测方法5.2.1 轴对齐包围盒检测5.2.2 k-D树检测5.2.3 OSG碰撞检测实现5.3 本章小结第六章 总结及展望参考文献攻读硕士学位期间参与的主要科研项目致谢攻读学位期间发表的学术论文目录
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标签：增强现实论文; 机械臂仿真论文; 三维重建论文; 虚实碰撞论文;
