增強現(xiàn)實（AR）是通過把計算機生成的虛擬信息利用視頻顯示設備無縫融入到用戶觀察看到的真實場景中,來豐富和提升人們視覺體驗的技術(shù),是人機交互方向產(chǎn)生出的一種新的重要方式。近些年其在科技博物館、多媒體課堂等教學場合得到了廣泛的應用,但大多數(shù)都是通過使用手持標識方式的AR技術(shù)來進行交互的,其限制性較強,普遍存在易用性與沉浸感差的缺點。因此,利用人來代替手持標識作為AR的輸入將是未來人機交互的發(fā)展方向,尤其是以人手作為交互的輸入,能有效改善手持標識存在的缺陷。以電子元器件插裝領域的增強現(xiàn)實示教任務為背景,通過分析和改進國內(nèi)外相關(guān)技術(shù),研發(fā)一種基于人手指尖與虛擬元器件交互的AR系統(tǒng),并將其應用于電子元器件插裝示教過程中。其關(guān)鍵是對手部的跟蹤和指尖檢測,無標記指尖的三維注冊,以及指尖與系統(tǒng)標識的中點的位置關(guān)系的判別,最終完成指尖與虛擬元器件在插裝環(huán)境中的人機交互。具體內(nèi)容包括:（1）針對傳統(tǒng)的基于標記板或環(huán)境中固定標識物的三維注冊方式存在環(huán)境受到限制和交互不友好等問題,提出基于無標記的指尖自然特征的三維注冊方式,相對傳統(tǒng)的注冊方式更加自然和靈活。在指尖檢測方面,首先實現(xiàn)對手部的實時跟蹤與檢測,具體... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作與章節(jié)安排
第二章 無標記指尖增強現(xiàn)實的相關(guān)理論
    2.1 增強現(xiàn)實系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)
        2.1.1 虛實融合顯示技術(shù)
        2.1.2 三維注冊技術(shù)
        2.1.3 交互技術(shù)
    2.2 指尖檢測方法
        2.2.1 基于曲率的指尖點檢測
        2.2.2 基于區(qū)域分析的指尖點檢測
        2.2.3 基于細化骨骼算法的指尖點檢測
    2.3 三維注冊相關(guān)技術(shù)基礎
        2.3.1 相機模型
        2.3.2 單應矩陣
        2.3.3 特征匹配技術(shù)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 指尖的跟蹤與檢測研究
    3.1 基于CamShift的手部區(qū)域跟蹤
    3.2 基于膚色檢測和背景減除的手部分割
        3.2.1 膚色檢測
        3.2.2 背景減除
    3.3 手部邊緣檢測
    3.4 指尖點檢測
        3.4.1 K余弦算法獲取指尖候選點
        3.4.2 改進的指尖特征點檢測法
    3.5 實驗結(jié)果
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于單應矩陣的三維注冊算法研究
    4.1 研究思路
    4.2 三維注冊過程實現(xiàn)
        4.2.1 初始單應矩陣的求解
        4.2.2 改進的FAST提取手部特征點
        4.2.3 特征點位置查找
        4.2.4 特征點描述
        4.2.5 RANSAC剔除誤匹配點求解單應矩陣
        4.2.6 后續(xù)注冊過程
        4.2.7 特征點重檢測提高注冊魯棒性
    4.3 算法設計
        4.3.1 單應性矩陣求解算法設計
        4.3.2 手部整體注冊算法設計
        4.3.3 算法描述
    4.4 實驗與分析
        4.4.1 注冊結(jié)果實驗
        4.4.2 注冊的魯棒性實驗
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于無標記的指尖與虛擬元器件插裝交互實驗
    5.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
    5.2 系統(tǒng)設計方案
    5.3 系統(tǒng)的組成模塊設計
        5.3.1 索引目錄工作臺子系統(tǒng)
        5.3.2 虛擬元器件插裝展示工作臺子系統(tǒng)
        5.3.3 虛擬元器件三維注冊子模塊
        5.3.4 指尖跟蹤與檢測子模塊
        5.3.5 指尖與虛擬元器件交互接口子模塊
    5.4 指尖與虛擬元器件交互的實現(xiàn)
        5.4.1 標識坐標的3D/2D坐標轉(zhuǎn)換
        5.4.2 交互語義的實現(xiàn)
    5.5 實驗結(jié)果
    5.6 交互實時性
    5.7 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]基于增強現(xiàn)實的衛(wèi)星裝配誘導系統(tǒng)研究[D]. 郝秀峰.哈爾濱工業(yè)大學 2017
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[5]電動汽車變速器虛擬裝配與仿真優(yōu)化研究[D]. 吳晟宇.吉林大學 2017
[6]利用3D快門眼鏡測量立體視銳度[D]. 陳洋.吉林大學 2017
[7]面向裝配的航空緊固件輔助設計研究[D]. 辛宇娟.沈陽航空航天大學 2016
[8]基于FAST檢測及SIFT描述的特征檢測算法[D]. 常旭劍.中北大學 2015
[9]圖像拼接中多單應性矩陣配準及錯位消除算法研究[D]. 王瑩.華中科技大學 2015
[10]基于SURF特征點的圖像拼接技術(shù)研究與應用[D]. 王雪剛.河北農(nóng)業(yè)大學 2014



本文編號：3202216