增强现实环境下装配操作感知方法研究

现有的自然虚拟装配操作交互模型对双手协同操作和单步操作工作量的表达存在不足,针对这个问题,提出增强现实装配操作感知模型,实现机械装配操作参数化表达。提出基于装配运动特征的虚拟物体位姿计算方法,建立模型的真实手部元素与被操作虚拟物体元素的运动关联,满足模型对虚拟物体位姿求解的需求。提出基于模型元素的模型关键状态计算方法,满足模型运行需求。开发了应用案例,实验表明,模型可表达五种常见装配操作,满足装配培训需求。

一种用于中国空间站增强现实维护应用的自动跟踪框架

跟踪注册是增强现实(Augmented reality,AR)中一项至关重要的技术。基于人工标识和基于图像的注册方法已广泛应用于增强装配系统中。然而,由于空间产品的弱纹理、结构对称、数据有限以及难以张贴标识等特点,空间站的跟踪注册仍面临挑战。本文提出了一种专门为中国空间站诱导维修应用设计的三维物体跟踪方法,旨在用AR技术取代传统的纸质手册,为宇航员提供更直观的操作指导。本文提出了一种无标记的中国空间站智能维护方法。采用点对特征方法来估计初始帧姿态,不需要手动调整来获得相应的姿态,这对宇航员来说至关重要,因为在微重力环境中精确运动是一项重大挑战,而且结合曲率信息可以提高采用点对特征方法估计初始帧姿态的效率。通过结合纹理和区域信息,消除了对宇航员位置的精确限制,进一步增强了空间对称产品的跟踪鲁棒性。该方法利用点云匹配来估计第一帧的初始姿态,并在失去跟踪后重新计算姿态。一旦获得了前一帧的姿态,则仅根据二维图像的区域和纹理信息来计算跟踪,以获得实时跟踪。实验结果表明:本文方法与基于标识的方法具有相同的姿态趋势;基于电子游标卡尺测量之间的误差在毫米级;使用专门为航天产品设计的专用工具成功更换过滤器,证明了在空间站上实施诱导维修程序的实用性和潜力。

基于改进Yolov5s的增强现实文物识别方法

将增强现实技术应用于数字博物馆的文物展览,有助于拉近参观者与文物的距离,使展览更具趣味性。针对增强现实技术在文物展览应用场景中,增强现实设备采集的文物目标图像背景复杂、文物形状纹理丰富而导致的误检、识别准确率低的问题,提出一种基于改进的Yolov5s的文物识别方法。在Yolov5s网络结构中的骨干网络与颈部网络之间引入了CBAM注意力机制,并在骨干网络中的Bottleneck模块中,使用多头注意力机制替换普通卷积,有效捕获局部信息,降低了无用信息的干扰。为了提高识别网络对于目标文物的边界框定位精度,采用DIoU-NMS方法挑选最优的目标识别框作为最终的预测框。实验结果表明,该方法提高了文物的平均识别精度,比原模型更适用于AR应用文物的目标识别。

基于虚拟增强现实交互技术的茶疗养生文旅产业研究

以茶疗养生为主题,以虚拟增强现实交互(augmented reality,AR)技术为科技手段和技术优势,通过创新驱动发展实现茶疗养生文旅场景设计应用的新突破。在现实场景下,用户可使用具备AR功能的各种智能设备,通过识别物理空间中的标识物触发AR应用,从而实现茶疗养生信息及时推送,实现现实场景与虚拟信息之间的交互,从而达到信息补充连贯及情景增强效果,使用户构建起茶疗养生的整体观念。通过解析茶疗养生文旅产业的研发思路,丰富茶疗养生信息体系的承载维度,探索实现茶疗养生文旅产业迭代的新途径。

VR/AR-AdaptFace:面向虚拟现实与增强现实的自适应多模态面部替换模型

随着VR/AR技术的迅猛发展,用户对于沉浸式体验的需求日益增长。同时,虚拟人脸技术亦趋成熟。基于此,本文探索将高度拟真的虚拟人脸融入VR/AR,以增强用户体验的自然度与沉浸感。然而,在虚拟数字人领域,图像生成及换脸技术在VR/AR环境下仍遇诸多挑战,尤其是唇形合成模型在动态场景及多语言环境下的性能需进一步优化。为解决上述问题,本文提出VR/AR-AdaptFace模型,一个面向虚拟现实与增强现实的自适应多模态面部替换方案。该模型由两大模块构成:“文颜绘真”模块,采用先进的文本至图像转换技术和特定类别先验保存策略,优化虚拟人脸生成,并通过注意力机制大幅提升图像质量;“语唇映生”模块,依托强大的生成器、唇形同步判别器及视觉质量判别器,实现语音与唇形的精准同步,为VR/AR场景中的动态交互带来更加逼真的体验。

现实何以“增强”:传统文化“双创”的AR景观生成及其场景叙事

数字媒介技术通过对场景的激活、配置与再造,使场景作为一种重要的叙事要素,深度参与文本的叙事进程。当场景上升为一种主导性的叙事要素与变量时,场景叙事便成为一种新兴的叙事形式。基于增强现实(AR)技术的场景叙事为推动中华优秀传统文化的创造性转化与创新性发展提供了一种有效的叙事方案。AR叙事本质上是一种增强场景叙事,即将AR技术生成的AR图像叠加到真实环境中,形成一种虚实融合的AR景观。传统文化“双创”的增强场景叙事,主要体现为三种“增强”方案:一是基于符号展示场景的增强情景叙事,即AR技术有助于重返文化发生的“现场”,并重构文化存在的“形式”;二是基于文化空间场景的增强位置叙事,具体包含AR地点景观、AR路线景观和AR区域景观的生成;三是基于日常生活场景的增强环境叙事,主要体现为情境式AR阅读、环绕式AR滤镜和沉浸式AR娱乐实践。

实景移动增强现实的实验室安全教育应用构建

实验安全是实验教学正常运行的根本,在实践性教学中发挥重要作用。然而,目前的实验室安全教育体系由于教学手段单一、教学内容缺乏适应性,以及考核较为抽象等问题,影响了实验室安全教育的效果。针对目前实验室安全教育的不足,提出了面向实验室安全教育内容的移动增强现实学习应用。在实验场所实景构建以移动增强现实为交互手段的自主化、探索化学习过程。借助移动增强现实的富交互学习行为,通过多维度数据反馈以及安全教育测试系统构建实验室教学的安全准入机制,保障高校实验室运行安全。

大安阁遗址增强现实系统跨时空交流叙事策略研究

本文试图优化新媒介中的叙事交流模式,探究大安阁遗址增强现实系统跨时空交流、跨时空感知的叙事策略,打破观者与遗址间不可见、不可交流、无法感知价值的隔阂。通过借助交互叙事理论,结合实例分析法,重构叙事交流模型,总结出大安阁遗址增强现实系统的叙事策略,并利用KANO模型,验证策略能否满足观者需求。最终重构大安阁遗址增强现实系统叙事交流的新模型,总结出提炼多元价值型遗址主题、运用虚实结合的移动媒介、协调多类型叙事结构、营造多维度叙事时空的设计策略,为用户提供了一个可再现、可交流、可感知的大安阁遗址增强现实系统设计方案。

基于增强现实技术的风景园林遗产保护研究

阐述风景园林遗产的保护现状,分析增强现实技术的先进性和优势,提出风景园林遗产保护设计过程中与增强现实技术进行结合,会大幅度提升风景园林遗产保护设计效果的观点,强调增强现实技术在风景园林文化遗产保护中的潜在价值,列举基于增强现实技术的风景园林遗产保护的关键技术,分析其在风景园林遗产保护中的优势及应用前景。

基于移动增强现实关键技术(MAR)的工业遗址复原展现研究——以宁厂古镇三车间制盐遗址为例

数字化技术的快速发展为工业遗址复原展现提供了新的方法与途径。从工业遗址复原展现现状问题的研究入手,结合移动增强技术(MAR)的优点,以宁厂古镇三车间制盐遗址为例,提出数据采集、虚拟复原、构建MAR系统、发布与测试的复原展现思路,并予以实践。实践表明,移动增强技术可以为公众提供沉浸式、场景式的交互体验,有效促进工业遗址文化价值的传播与传承。验证了移动增强技术应用于工业遗址复原展现的可行性,以期为工业遗址复原展现工作提供实践参考。

电梯检验中增强现实技术的应用分析

针对电梯检验中增强现实技术的应用进行相应分析,先阐述了增强现实技术的特点,如虚实物体配准和显示技术。然后根据电梯检测内容,提出了几点应用措施,主要包括设计电梯AR检修系统方案、电梯物联网技术、用户操作指导。这样不仅能促使电梯检验工作顺利开展,还能确保电梯稳定运行。

基于增强现实技术的智能包装设计特点分析

随着物联网、大数据、5G等技术领域的发展,传统包装已无法满足当前年轻一代的消费需求,包装行业面临消费升级和数字化转型。以数智时代为研究背景,结合实例论述增强现实技术智能包装与传统包装的区别,总结出增强现实技术智能包装具备的有形、有声、有感、有效、有趣、有心六个特点,为增强现实技术智能包装的后续设计提供理论参考。

基于增强现实技术的高校工科专业实践仿真教学系统设计

为满足高校工科学生的实践教学需求,设计基于增强现实技术的仿真教学系统,通过高性能硬件和增强现实(Augmented Reality,AR)技术实现互动式实验操作模拟、虚拟物体渲染与交互。实验表明,该系统能为学生带来更丰富、直观的虚拟学习体验,提升其学习兴趣和效果。

增强现实技术及其在军事训练中的应用

增强现实技术是新兴计算机仿真技术的代表之一。上述技术既保留了现实世界的真实感,又将虚拟信息无缝地融入其中,对现实世界起到了辅助增强的作用。它的特性与军事训练基于现实、面向实战的需求十分吻合。因此,系统地梳理了增强现实关键技术及特点,在此基础上以应用射击训练、班组战术训练和装备维修训练这三种典型军事训练科目为例,分析了以上科目中依然存在的瓶颈问题,研究了如何针对性地融入增强现实技术,理论阐明了应用后对训练效果的提升作用。

增强现实技术的软硬件研究

增强现实技术是在现实世界里融入虚拟世界和、或现实世界的技术,它是一门新兴技术。它具有广阔的应用空间,会给人们的工作、生活带来极大的便利。本文尝试着把增强现实系统进行改进,并且根据人们不同的需求,实时的实现各式各样的增强现实技术应用。让增强现实技术不但实用,而且功能强大,内容丰富多彩。由此可发现,大规模应用增强现实技术不但可以提高生产效率,也可以提高人们的生活质量。增强现实技术会带给我们巨大的好处。

基于改进SURF的增强现实图像匹配方法

针对传统增强现实图像匹配算法鲁棒性不强且效率不高的问题,提出一种改进的SURF匹配算法。首先,使用SURF算法进行特征点检测,并通过Haar小波模板确定特征主方向,在得到特征主方向后构建特征描述符;由于传统SURF算法采用高达64维的矩形描述符,导致算法的计算量非常大,并且鲁棒性不强。因此,该文使用DAISY圆形描述符替代原始算法中的矩形描述符,DAISY是三层同心圆结构,每层包含8个采样点,可以得到25个维度的描述符,这种结构使得算法的鲁棒性大大增强并且降低了计算复杂度;接着,使用特征描述符计算欧氏距离进行特征点匹配;最后,对得到的匹配点集使用随机抽样一致(RANSAC)与三角不规则网络(TIN)算法进行优化,剔除误匹配点。实验结果表明,该算法虽然略微增加了时间复杂度,但鲁棒性变得更强,并且算法的效率和匹配精度也大大提高,平均精度达到了95%以上。

增强现实技术在口腔颌面颈部解剖识别中的应用评价

目的:探讨增强现实技术在口腔颌面颈部解剖识别中的应用效果。方法:以北京大学2020级口腔医学专业本科生为实验对象,选择口腔颌面颈部解剖相关知识为实验内容。根据实验内容选择影像数据,通过数字化软件对影像数据中上下颌骨、颈部动静脉等重要血管和骨组织结构进行三维重建,生成解剖实验模型,将重建模型加密后储存于云端。通过联网移动设备扫描实验模型对应的二维码,获取增强现实图像,辅助实验人员讲解和实验对象学习。分别在理论讲解和实践操作中应用增强现实技术,以课后问卷调查的形式收集实验对象对于增强现实技术的应用反馈,评价该技术辅助口腔颌面颈部解剖识别中的应用效果。结果:实验共纳入83名本科生,所有实验对象均能顺利使用增强现实技术识别口腔颌面颈部解剖结构。实验参与人员均可通过联网的移动设备扫描二维码,从云端获取三维解剖实验模型,并在移动端对模型进行放大、缩小、旋转等操作。增强现实技术能够以不同的解剖部位内容为基础,制定个性化的内容呈递方式,通过更为真实的三维立体图像帮助实验对象分辨解剖结构,获取解剖知识。课后问卷调查结果显示,学生对于增强现实技术辅助口腔颌面颈部解剖结构识别的接受程度较高(9.19分),增强现实技术在培养学生三维空间理解能力(9.01分)、提升课程趣味和激发学习热情方面(8.55分)获得了较高评分。结论:增强现实技术能够实现解剖模型的三维可视化,激发学生学习热情,辅助学生更好建立三维空间理解能力,在帮助学生进行口腔颌面颈部解剖结构识别过程中取得了良好的应用效果。

虚拟现实和增强现实技术在口腔教学中的应用研究

虚拟现实技术和增强现实技术通过触发多种感官,构建出一个类现实的虚拟场景,让使用者获得沉浸式体验。其特征可概括为多维感知性、交互性、可创造性和临场感,是当下备受关注且应用广泛的数字化技术。口腔医学是一门专业性较强的学科,对学生的批判性思维及动手实操能力均有较高要求。传统的教育模式在学生动手能力的培养和临床思维的训练方面还有待进一步提高。虚拟现实技术和增强现实技术凭借交互性、高仿真的特点有望改变这一现状。本文重点关注虚拟现实技术和增强现实技术在口腔教学中的应用现状,并分析其应用特点和未来前景,以期优化传统教学模式,提升教学效果。

基于OBE理念的BOPPPS教学方式联合3D打印及增强现实技术在留学生神经外科临床见习教学中的应用

目的该研究基于以结果为导向教育(outcome-based education,OBE)理念的BOPPPS教学方式联合3D打印及增强现实(augmented reality,AR)技术运用于留学生神经外科临床见习教学中,旨在探索更加有效的留学生神经外科临床见习教学模式,提升留学生神经外科临床见习的教学效果。方法将82名临床医学本科(MBBS)留学生随机以班级为单位分为试验组(40名)和对照组(42名),试验组采用基于OBE理念的BOPPPS教学方式联合3D打印及AR技术的教学模式,对照组采用传统教学模式,通过理论知识及临床思维考核、个人能力提升评价、教学满意度评价进行教学效果评估。结果试验组理论知识及临床思维考核平均成绩为(91.45±5.05)分,对照组为(85.83±8.30)分;试验组个人能力提升评价平均成绩为(90.10±6.04)分,对照组为(76.78±6.38)分;试验组中29名学生(72.5%)对教学效果非常满意,11名学生(27.5%)对教学效果比较满意,对照组中14名学生(33.3%)对教学效果非常满意,28名学生(66.7%)对教学效果比较满意。以上结果两组比较差异具有统计学意义(均P<0.05)。结论将基于OBE理念的BOPPPS教学方式联合3D打印及增强现实技术应用于留学生神经外科见习教学具有一定优势,可作为一种有益探索,为留学生神经外科临床见习教学改良提供新的思路。

增强现实手术导航在胸腰段椎弓根螺钉置入的应用

目的 探讨增强现实手术导航(ARSN)在胸腰椎微创椎弓根螺钉置入(PPSF)中的准确性。方法 选择2020年1月至2021年12月在该院接受手术治疗的78例胸腰椎骨折患者作为研究对象,采用随机数字表法将患者分为对照组和研究组各39例。对照组采用传统PPSF方法治疗,研究组采用ARSN导航下PPSF方法治疗。观察患者一次性置钉准确率和最终置钉准确率、术中透视时间、术中出血量、平均螺钉置入时间、伤椎前缘高度百分比、伤椎后缘高度百分比、矢状位Cobb角。结果 研究组一次性置钉准确率和最终置钉准确率均高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。研究组术中透视时间与对照组差异无统计学意义(P>0.05);研究组术中出血量及平均螺钉置入时间均少于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。两组患者术后伤椎前缘百分比、伤椎后缘百分比均较术前显著升高(P<0.05),两组患者术后矢状位Cobb角均较术前显著减少(P<0.05),两组患者术前、术后上述指标的组间差异均无统计学意义(P>0.05)。结论 ARSN导航下开展PPSF可提高椎弓根螺钉置钉准确性,值得临床推广应用。