混合現(xiàn)實軍事裝備維修系統(tǒng)綜述
發(fā)布時間：2021-02-27 23:13
混合現(xiàn)實維修具有低成本、低風(fēng)險、高效率的獨特優(yōu)勢,是軍事裝備保障領(lǐng)域的研究熱點。介紹了混合現(xiàn)實技術(shù)的概念,說明了混合現(xiàn)實維修系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù);闡述了混合現(xiàn)實在軍事裝備教學(xué)訓(xùn)練、戰(zhàn)場搶修與智能維修中的應(yīng)用,重點分析了存在的問題,并給出了解決思路;最后指出了系統(tǒng)智能化、標(biāo)準化、模塊化的發(fā)展趨勢,并為其在我軍的運用提出了意見。
【文章來源】：空軍工程大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,21(05)北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
現(xiàn)實-虛擬連續(xù)體
MR維修系統(tǒng)一般可以分為人機交互、跟蹤注冊、數(shù)據(jù)管理、虛實融合4個模塊[3]，如圖2所示。人機交互模塊能夠使系統(tǒng)理解用戶意圖并且做出正確的響應(yīng)；跟蹤注冊模塊能夠獲取用戶的位姿信息以及維修對象的圖形信息，使虛擬物體穩(wěn)定地在用戶視野中顯示；虛實融合模塊負責(zé)處理交互指令，結(jié)合數(shù)據(jù)庫生成圖片、文字、動畫等引導(dǎo)信息，并且渲染在用戶的視野中；數(shù)據(jù)管理模塊用于管理用戶信息和維修信息。
顯示技術(shù)是MR的基礎(chǔ)，通過MR顯示設(shè)備，用戶能便捷地觀看到虛實融合的場景。頭戴顯示設(shè)備（Head-Mounted Display,HMD）方便攜帶、沉浸感強，在MR維修系統(tǒng)中使用最廣泛。根據(jù)顯示原理可將其分為視頻透視型（Video See-Through,VST）和光學(xué)透視型（Optical See-Through,OST)2種[4]。前者將攝像頭采集到的真實場景視頻與計算機生成的虛擬物體在屏幕上合成虛實融合的視頻。后者則是將真實場景的實時畫面與虛擬物體在成像平面上合成虛實融合的實時影像。OST顯示設(shè)備佩戴舒適、不易產(chǎn)生3D眩暈、交互自然，在MR維修系統(tǒng)中使用最多，常用的設(shè)備如圖3所示。OST顯示設(shè)備主要由微型顯示器和光學(xué)元件組成，其中光學(xué)元件主要包括Birdbath、蟲眼、光波導(dǎo)等。Birdbath和蟲眼光學(xué)元件都是將微型顯示器的光線投射到分光鏡上，從分光鏡上反射的光線與透射的真實世界光線融合進入人眼，從而形成虛實融合視野，此類設(shè)備有聯(lián)想Mirage AR、Ned Glass、Meta 2等。光波導(dǎo)則是利用第一全息光柵的衍射效應(yīng)使經(jīng)過準直的微型顯示器光線滿足全反射條件在基板中向前傳播，當(dāng)光線到達第二全息光柵時全反射條件被破壞，光線進入人眼成像[5]，如圖4所示。光波導(dǎo)元件尺寸小、清晰度高、不易產(chǎn)生重影，是當(dāng)前MR顯示設(shè)備的研究前沿，代表設(shè)備有Hololens、Magic Leap One等。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]國外軍工制造領(lǐng)域增強現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J]. 李曉紅,徐可. 國防制造技術(shù). 2019(03)
[2]基于Faster R-CNN的誘導(dǎo)維修自動交互設(shè)計[J]. 羅又文,王崴,瞿玨. 計算機工程與應(yīng)用. 2019(12)
[3]一種防空導(dǎo)彈全任務(wù)維修訓(xùn)練模擬器設(shè)計[J]. 柳鵬,楊鎖昌,鄭思龍,魏保華. 火力與指揮控制. 2017(06)
[4]多傳感器式誘導(dǎo)維修系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 白柯萌,王崴,瞿玨,彭勃宇,劉明. 火力與指揮控制. 2017(02)
[5]基于增強現(xiàn)實的裝備誘導(dǎo)維修系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 崔波,王崴,瞿玨,李自豪. 火力與指揮控制. 2016(11)
[6]武器裝備虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計[J]. 梅朝,舒濤,宋濤,張衛(wèi)東. 火力與指揮控制. 2016(09)
[7]混合現(xiàn)實中的人機交互綜述[J]. 黃進,韓冬奇,陳毅能,田豐,王宏安,戴國忠. 計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2016(06)
[8]頭盔顯示器發(fā)展綜述[J]. 高源,劉越,程德文,王涌天. 計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2016(06)
[9]裝備遠程虛擬化故障診斷支援系統(tǒng)設(shè)計與研究[J]. 胡江南,趙鴻飛,王海濤,陸煒,陳立武. 機械制造與自動化. 2015(02)
[10]全息波導(dǎo)頭盔顯示技術(shù)[J]. 曾飛,張新. 中國光學(xué). 2014(05)
碩士論文
[1]面向設(shè)備維修輔助的IETM的研究與實現(xiàn)[D]. 張鵬.西安科技大學(xué) 2017
本文編號：3054940
【文章來源】：空軍工程大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,21(05)北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
現(xiàn)實-虛擬連續(xù)體
MR維修系統(tǒng)一般可以分為人機交互、跟蹤注冊、數(shù)據(jù)管理、虛實融合4個模塊[3]，如圖2所示。人機交互模塊能夠使系統(tǒng)理解用戶意圖并且做出正確的響應(yīng)；跟蹤注冊模塊能夠獲取用戶的位姿信息以及維修對象的圖形信息，使虛擬物體穩(wěn)定地在用戶視野中顯示；虛實融合模塊負責(zé)處理交互指令，結(jié)合數(shù)據(jù)庫生成圖片、文字、動畫等引導(dǎo)信息，并且渲染在用戶的視野中；數(shù)據(jù)管理模塊用于管理用戶信息和維修信息。
顯示技術(shù)是MR的基礎(chǔ)，通過MR顯示設(shè)備，用戶能便捷地觀看到虛實融合的場景。頭戴顯示設(shè)備（Head-Mounted Display,HMD）方便攜帶、沉浸感強，在MR維修系統(tǒng)中使用最廣泛。根據(jù)顯示原理可將其分為視頻透視型（Video See-Through,VST）和光學(xué)透視型（Optical See-Through,OST)2種[4]。前者將攝像頭采集到的真實場景視頻與計算機生成的虛擬物體在屏幕上合成虛實融合的視頻。后者則是將真實場景的實時畫面與虛擬物體在成像平面上合成虛實融合的實時影像。OST顯示設(shè)備佩戴舒適、不易產(chǎn)生3D眩暈、交互自然，在MR維修系統(tǒng)中使用最多，常用的設(shè)備如圖3所示。OST顯示設(shè)備主要由微型顯示器和光學(xué)元件組成，其中光學(xué)元件主要包括Birdbath、蟲眼、光波導(dǎo)等。Birdbath和蟲眼光學(xué)元件都是將微型顯示器的光線投射到分光鏡上，從分光鏡上反射的光線與透射的真實世界光線融合進入人眼，從而形成虛實融合視野，此類設(shè)備有聯(lián)想Mirage AR、Ned Glass、Meta 2等。光波導(dǎo)則是利用第一全息光柵的衍射效應(yīng)使經(jīng)過準直的微型顯示器光線滿足全反射條件在基板中向前傳播，當(dāng)光線到達第二全息光柵時全反射條件被破壞，光線進入人眼成像[5]，如圖4所示。光波導(dǎo)元件尺寸小、清晰度高、不易產(chǎn)生重影，是當(dāng)前MR顯示設(shè)備的研究前沿，代表設(shè)備有Hololens、Magic Leap One等。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]國外軍工制造領(lǐng)域增強現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J]. 李曉紅,徐可. 國防制造技術(shù). 2019(03)
[2]基于Faster R-CNN的誘導(dǎo)維修自動交互設(shè)計[J]. 羅又文,王崴,瞿玨. 計算機工程與應(yīng)用. 2019(12)
[3]一種防空導(dǎo)彈全任務(wù)維修訓(xùn)練模擬器設(shè)計[J]. 柳鵬,楊鎖昌,鄭思龍,魏保華. 火力與指揮控制. 2017(06)
[4]多傳感器式誘導(dǎo)維修系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 白柯萌,王崴,瞿玨,彭勃宇,劉明. 火力與指揮控制. 2017(02)
[5]基于增強現(xiàn)實的裝備誘導(dǎo)維修系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 崔波,王崴,瞿玨,李自豪. 火力與指揮控制. 2016(11)
[6]武器裝備虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計[J]. 梅朝,舒濤,宋濤,張衛(wèi)東. 火力與指揮控制. 2016(09)
[7]混合現(xiàn)實中的人機交互綜述[J]. 黃進,韓冬奇,陳毅能,田豐,王宏安,戴國忠. 計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2016(06)
[8]頭盔顯示器發(fā)展綜述[J]. 高源,劉越,程德文,王涌天. 計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2016(06)
[9]裝備遠程虛擬化故障診斷支援系統(tǒng)設(shè)計與研究[J]. 胡江南,趙鴻飛,王海濤,陸煒,陳立武. 機械制造與自動化. 2015(02)
[10]全息波導(dǎo)頭盔顯示技術(shù)[J]. 曾飛,張新. 中國光學(xué). 2014(05)
碩士論文
[1]面向設(shè)備維修輔助的IETM的研究與實現(xiàn)[D]. 張鵬.西安科技大學(xué) 2017
本文編號：3054940
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/jingguansheji/3054940.html
教材專著
