基于VR设备中IMU的头部姿态感知算法研究

随着头戴式显示设备的发展,基于虚拟现实(VR)的教育培训随之流行开来;在基于VR设备的教育培训中,存在用户与设备间进行交互的场景;在这些场景中,VR设备对使用者头部姿态的感知尤为重要;为了保证较高的姿态解算精度,同时降低系统的计算量,设计了4种基于头戴式惯性测量单元(IMU)的姿态解算方法,并对比了这4种算法的姿态解算精度和运算效率;实验结果表明,相比于其他三种算法,使用四元数微分方程的三阶泰勒展开递推式更新四元数,同时利用间接扩展卡尔曼滤波器融合地磁信息进行修正的姿态解算方法保证了较高的解算精度和较少的运算时间;该基于地磁修正+三阶泰勒展开法的头部姿态感知算法计算所得欧拉角与SBG公司生产的IG-500N型号IMU中提供的姿态角具有1.1×10-2度的总体平均偏差,且该算法使用Matlab R2013a平台计算14000组数据的耗时为5.1 s。

基于VR设备中IMU的无手交互方法研究

随着头戴式显示设备的发展,在基于虚拟现实(VR,virtual reality)的教育培训中,存在用户与设备间进行交互的场景;针对用户与VR视频中对象的模拟靠近与躲避问题,提出了姿态感知与步态识别相结合的方法;通过姿态感知算法解算用户头部姿态,通过步态识别算法识别出人体的静止与行走状态,进而在行走状态时,将计算所得航向角和固定步长代入三角函数公式进行位置更新,在静止状态时,保持位置不变;实验证明,提出的姿态感知算法可以有效的计算出使用者头部的姿态,与商用惯性测量单元提供的姿态角相比具有1.1×10^(-2)的平均姿态偏差;提出的步态识别算法可以有效地识别出人体的静止与行走状态;所提出的两者结合的交互方法,可以有效地实现虚拟的靠近与躲避。

Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金热变形过程中的组织与织构演变

采用金相显微观察、扫描电镜观察、能谱仪及织构测试等手段,研究了Mg-8Gd-4Y-Nd-Zr合金在热压缩过程中组织与织构的演变规律,结果表明:经塑性变形后,形成了基面平行于压缩面的基面织构,但在变形初期,由于变形温度高,基面滑移和棱柱面滑移系均可被激活,形成基面织构和棱柱面织构共存的织构组态;在随后的变形过程中,棱柱面织构发生拉伸孪生,孪晶带的基面接近平行于压缩面,且孪晶界诱发动态再结晶,导致基面织构逐渐增强而棱柱面织构逐渐减弱。

VR头盔遮挡情况下的3D面部重建

基于虚拟现实(VR)头戴式显示器(HMD)设备的远程会议或远程呈现是一个非常有趣和有前景的应用,因为HMD可以为用户提供身临其境的感受,但是面对面通信时,无法实时获取面部表情,阻碍了正常的交流。针对这一问题,本文提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的解决方案,用于HMD用户的实时3D面部重建,首先通过据合成生成大量的HMD面部标签数据集,然后使用该数据训练一个面部神经网络,以获得3D人脸模型参数。大量的实验结果表明,该系统可以高效、有效地生成具有面部姿态、面部表情的3D头像。

基于非线性优化的VR场景拼接方法研究

在虚拟现实(VR)技术中,为获得更宽的视场需要将多幅图片通过拼接构建出全景.目前大多数基于特征的图像拼接算法采用单应性矩阵变换或保持内容的变形来实现图像对准.基于单应性矩阵变换方法很难处理视差,而保持内容变形方法不能保持图像的结构特性.本文提出了一种精确的单应性矩阵的求解方法,由匹配点和特征点求得全局单应性矩阵,并通过非线性优化方法对该结果进行优化.进一步针对局部变形带来的误差,结合几何和光度约束来设计代价函数,通过最小化该函数获得更好的图像对准结果,从而产生精确的拼接图像.通过各种开放数据集的实验结果表明,本文提出的图像配准方法效果最好.

析出相对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金室温压缩行为的影响

采用金相观察、硬度测试、扫描电镜观察、透射电镜观察及室温压缩等手段,研究了时效析出相对Mg-5.5Gd-3.0Y-1.0Nd-1.0Zr合金挤压棒材室温压缩性能的影响。结果表明:该合金具有优异的抗压性能,经225℃/12h时效处理后,合金的抗压强度可达490 MPa,屈服强度可达325 MPa,总压缩应变为8.9%,优异的抗压强度主要归因于合金中与基体呈半共格关系的析出相β′;随着时效程度的进一步增加,合金进入过时效状态,在300℃下时效8h后,合金中析出尺寸达微米级的平衡相β,并在晶界处形成宽度约2 μm的无沉淀析出带,使合金的强化效果减弱;断口分析表明,不同时效状态合金均以解理断裂为主,并在解理面之间以少量韧窝进行连接。

CPR1000机组汽动辅助给水泵二级叶轮开裂问题分析

本文采用根本原因分析方法,对某核电CPR1000机组辅助给水系统汽动给水泵第二级叶轮开裂的共性问题进行了根本原因的分析。通过化学成分分析、残余应力测试、断口分析,并结合汽动辅助给水泵的三种现场运行工况(全流量、小流量和超速试验)对二级叶轮开展了流-固耦合有限元力学分析,最终确定二级叶轮开裂的根本原因为叶片设计强度不足。并提出相应的改进措施,彻底防止了类似事件的重发。

固溶处理对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金挤压板材组织与织构的影响

本文采用金相显微观察、扫描电镜观察、能谱仪及织构测试等手段,研究了固溶处理对Mg-8Gd-4Y-Nd-Zr合金挤压板材组织与织构的影响,结果表明:随着固溶温度升高和固溶时间延长,合金的晶粒发生长大,同时挤压过程中形成的动态析出相逐渐溶入基体中;合金在500℃以下的温度固溶时,晶粒长大速度较慢,当温度高于500℃后,合金的晶粒长大速度明显增加,晶粒长大速度显著增加主要是由于合金中第二相粒子的快速溶解降低了其对晶界迁移的阻碍作用;随着固溶过程的进行,合金中基面织构的强度减弱而棱柱面织构的强度增强,棱柱面织构增强可归因于该类晶粒的择优生长。

铸造Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金在时效过程中的组织与性能演变

采用金相观察、硬度测试、单轴拉伸、扫描电镜观察、能谱分析、透射电镜观察等手段,研究了铸造Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金在时效过程中的组织与性能演变。结果表明,经固溶处理后,合金具有较强的塑性变形能力,延伸率可达10%以上,但强度较低。随时效程度增加,合金强度升高塑性降低,经225℃/3h时效处理后,合金为欠时效状态,与基体共格的β″相是主要的强化相,断口以解理面、韧窝、撕裂棱和晶界为主要特征。经峰值时效处理后,与基体呈半共格关系的β′相是主要的强化相,合金抗拉强度超过300 MPa,但塑性急剧降低,断口以解理面、撕裂棱和晶界为主要特征,与欠时效样品相比,解理面所占比例明显增加,且解理面及晶界光滑。进入过时效状态后,合金的强度降低,但延伸率有所提升,断口以晶界和解理面为主要特征。