虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實跟蹤技術(shù)-展示頁
2025-01-27 19:55本頁面
【正文】 數(shù)字定姿系統(tǒng) 三自由度轉(zhuǎn)臺 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 定姿系統(tǒng)標定方法 繞三個坐標軸的旋轉(zhuǎn)方向上分別找出加速度計輸出的最大值 MAXGi及最小值 MINGi和磁阻傳感器數(shù)據(jù)輸出的最大值 MAXHi及最小值 MINHi。 ? 壓阻式加速度傳感器 能測量頻率低到零的加速度信號 ， 輸出阻抗很低 ， 內(nèi)在噪聲小 ， 但響應(yīng)速度較慢 。 X Y O X Y O O’(Hx0,Hy0) c(x3,y1) a(x1,y1) d(x2,y3) b(x2,y2) a1 a2 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 磁傳感器概述 磁傳感器是一種將磁場或磁感應(yīng)強度等物理量轉(zhuǎn)換成電信號的磁電轉(zhuǎn)換元器件或裝置，大部分磁傳感器是基于固體材料的磁電效應(yīng)的傳感器，其中主要是半導體材料。 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 姿態(tài)角測量算法 在剛體動力學中運動物體的姿態(tài) (即運動物體在參考空間中的方位 )通過與運動物體相固結(jié)的運動參考坐標系和定參考坐標系之間的夾角表示。 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 地磁定姿原理 地磁場的強度大約為 ， 其水平分量與地球表面平行，指向地磁北極 。研制了一種采用加速度計、磁阻傳感器和單片機的數(shù)字地磁定姿系統(tǒng)及其定姿算法，通過測量地球的重力場及磁場來計算運動物體的三自由度姿態(tài)數(shù)據(jù)。 看到底部 看到前部 看到頂部 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 概述 在地面上標定方向的基準是地球自轉(zhuǎn)軸，基于感受地球自轉(zhuǎn)角速度的定向儀表如陀螺羅經(jīng)、陀螺經(jīng)緯儀、指北陀螺系統(tǒng)和速率陀螺等，不僅技術(shù)復雜、造價昂貴、維護困難和體積龐大，而且啟動時間長。 ? 浙江大學開發(fā)了數(shù)字故宮、數(shù)字敦煌等虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)。 ? 北京航空航天大學虛擬現(xiàn)實與多媒體研究室已經(jīng)在 DVENET上開發(fā)了直升機虛擬仿真器、坦克虛擬仿真器、虛擬戰(zhàn)場環(huán)境觀察器、計算機兵力生成器。 一、概述 人機交互商用裝置 三自由度、六自由度跟蹤器 一、概述 人機交互商用裝置 手指彎曲測量系統(tǒng) 一、概述 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ? 清華大學計算機系智能技術(shù)與系統(tǒng)實驗室在臨界場感技術(shù)等領(lǐng)域進行了卓有成效的研究。 ? 澳大利亞國防軍開始實施代號為 “ 溫杜拉工程 ” 的十年計劃以訓練未來的士兵 ， 該計劃的核心就是利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)進行軍事訓練 。 ? 英國正在利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行高級戰(zhàn)斗機座艙設(shè)計 。 一、概述 增強現(xiàn)實系統(tǒng)應(yīng)用 增強現(xiàn)實系統(tǒng)并非以虛擬世界代替真實世界，而是利用附加信息去增強使用者對真實世界的感官認識。 增強現(xiàn)實系統(tǒng)中注冊指將計算機產(chǎn)生的虛擬物體與用戶周圍的真實環(huán)境全方位對準 。 ? 跟蹤注冊涵義和精度要求不同 。在虛擬環(huán)境中，操作者可以利用天生的空間感來理解所看到的事物，計劃所要做的事情，主要應(yīng)用領(lǐng)域為 : ? 軍事模擬訓練 ? 制造和設(shè)計 ? 醫(yī)學 ? 科學計算可視化 ? 娛樂業(yè) 一、概述 增強現(xiàn)實系統(tǒng)特征 增強現(xiàn)實系統(tǒng)把計算機生成的虛擬物體、文字和圖形等信息重疊顯示在用戶所看到的真實物體之上，頭盔顯示器和方位跟蹤器是必不可少的外設(shè)，其頭盔顯示器是透視式的。 ?交互性 可以通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的交互接口設(shè)備以自然交互方式與虛擬現(xiàn)實環(huán)境進行交互操作。 一、概述 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的特征 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是一種由計算機和電子技術(shù)創(chuàng)造的具有浸沒感的高級人機界面，用戶能夠通過各種傳感設(shè)備使用人的各種自然技能對虛擬世界中的物體進行考察或操作。一 、 概述 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 三、六自由度電磁跟蹤系統(tǒng) 四、手指彎曲測量系統(tǒng) 五、戶外增強現(xiàn)實系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 六、總結(jié) 目錄 一、概述 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng) 虛擬現(xiàn)實是“一種利用計算機圖形技術(shù)創(chuàng)建的真實世界的仿真環(huán)境，而且這一由計算機合成的世界不是靜態(tài)的，是依用戶輸入而變化的，用戶的輸入方式可以包括手勢、命令語言等”。 一、概述 增強現(xiàn)實系統(tǒng) 增強現(xiàn)實技術(shù)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展的一個重要分支，借助光電顯示技術(shù)、交互技術(shù)、計算機圖形技術(shù)和可視化技術(shù)產(chǎn)生現(xiàn)實環(huán)境中不存在的虛擬對象，并通過傳感技術(shù)將虛擬對象準確“放置”在真實環(huán)境中，借助顯示設(shè)備將虛擬對象與真實環(huán)境融為一體。 ?浸沒感 參與者有身臨其境的真實感覺。 一、概述 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的構(gòu)成 虛 擬 環(huán) 境 生 成 器 立體聲音響合成及定位 語音合成 圖象合成 語音識別 頭眼身體跟蹤 姿態(tài)語言識別 運動學 頭 盔 顯 示 設(shè) 備 多傳感器組 力反饋裝置 一、概述 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠提供一種與以往所有的傳統(tǒng)技術(shù)不同的觀點 第一人稱觀點，用戶將會沉浸在計算機生成的虛擬環(huán)境中去，而且還可以與其中的物體進行交互。 一、概述 增強現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的區(qū)別 ? 所使用的顯示設(shè)備不同 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)使用浸沒式頭盔顯示器或立體投影設(shè)備 ， 增強現(xiàn)實系統(tǒng)使用透視式顯示設(shè)備 。 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中注冊指呈現(xiàn)給用戶的虛擬環(huán)境與用戶的各種感官匹配 。 ? 對虛擬環(huán)境的生成能力的要求不同 增強現(xiàn)實系統(tǒng)可以緩解虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)建立逼真的虛擬環(huán)境時對系統(tǒng)計算能力的苛刻要求 。由于真實環(huán)境的存在能夠使用戶對周圍環(huán)境的感知更具真實感，其主要應(yīng)用領(lǐng)域為： ?醫(yī)療研究 ?裝配、維修與教育培訓 ?娛樂及室內(nèi)裝飾設(shè)計 ?軍事應(yīng)用 ?視頻轉(zhuǎn)播 一、概述 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的國外進展 ? 美國從六十年代即開始著手進行虛擬現(xiàn)實的研究工作 ， 并且一直受到美國國防部的重視 。 ? 歐洲航天局已制定了一項 “ 人在虛擬現(xiàn)實空間 ” 的研究計劃 。 ? 虛擬現(xiàn)實游戲和加強人機接口能力是日本在虛擬現(xiàn)實方面的兩個主要研究方向 ， 尤其在游戲方面占有重要的市場地位 。 ? 北京科技大學虛擬現(xiàn)實實驗室開發(fā)出了純交互式汽車模擬駕駛培訓系統(tǒng)。 ? 空軍第二航空學院研制了我國第一套自行研制并接近實用化的 VR系統(tǒng)。 一 、 概述 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 三、六自由度電磁跟蹤系統(tǒng) 四、手指彎曲測量系統(tǒng) 五、戶外增強現(xiàn)實系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 六、總結(jié) 目錄 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 概述 在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中頭盔顯示器給用戶提供一種沉浸在虛擬環(huán)境中的浸沒感，計算機必須連續(xù)地獲得用戶頭部的精確姿態(tài)信息并實時地調(diào)整顯示的圖像，實現(xiàn)姿態(tài)測量的裝置為三自由度定姿系統(tǒng)。 地球自身固有的可做方位基準的矢量除了地球自轉(zhuǎn)角速度矢量以外，只有地磁場強度。由于采用全固態(tài)傳感器，該套系統(tǒng)具有精度高、性能穩(wěn)定、體積小、價格低廉、功耗低的特點。 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 地磁定姿原理 目前通過羅盤確定姿態(tài)的方法均為首先確定地磁場的水平分量 HX和 HY， 根據(jù) HX和 HY的測量值確定與地磁北極的夾角，然后在計算結(jié)果中加入地磁偏角來找到真北。 O YC Y1 Y X X1 X2(XC) Z(Z1) Z2 ZC ? ? γ θ γ θ 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 姿態(tài)角測量算法 ? 運動物體處于水平狀態(tài)下姿態(tài)角的測量算法 )/a r c
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