基于ArUco标志的农机翻地移动增强现实系统设计

Design of augmented reality agricultural machinery plowing system based on ArUco marker for mobiles

针对传统农机翻地作业季节时令性强且不易观察的问题,以水稻本田作业农机为研究对象,设计了一种基于ArUco标志码的农机翻地移动增强现实仿真系统。通过对手机视频流进行自适应阈值处理、轮廓查找以及比特位比对等操作,识别空间中的ArUco标志;使用张正友标定法对手机相机镜头进行标定,通过ArUco标志的角点对手机相机进行位姿估计并通过坐标空间转换实现AR的定位与追踪。利用3DS Max设计本田作业农机具三维虚拟模型,对模型主体作业部分进行拆分,重新定向各部分的模型轴心。结合Unity 3D引擎对农机翻地作业过程进行仿真设计,并移植到手机移动端。通过手机移动端扫描地板上的ArUco标志,便可以在真实物理空间中还原水稻本田农机翻地作业环境,实现对虚拟农机翻地过程的仿真模拟与交互控制。在谷歌Pixcel XL手机上对仿真系统进行真机测试,结果表明:系统在手机移动端运行帧率稳定在46 fps以上,且AR识别速度快、准确率高,为其他农业仿真应用提供了新的技术参考。