虚拟现实与增强现实跟踪技术

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1、一、概述二、三自由度地磁定姿系统三、六自由度电磁跟踪系统四、手指弯曲测量系统五、户外增强现实系统关键技术六、总结目录一、概述虚拟现实系统虚拟现实是“一种利用计算机图形技术创建的真实世界的仿真环境，而且这一由计算机合成的世界不是静态的，是依用户输入而变化的，用户的输入方式可以包括手势、命令语言等”。一、概述增强现实系统增强现实技术是虚拟现实技术发展的一个重要分支，借助光电显示技术、交互技术、计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟对象，并通过传感技术将虚拟对象准确“放置”在真实环境中，借助显示设备将虚拟对象与真实环境融为一体。一、概述虚拟现实系统的特征虚拟

2、现实系统是一种由计算机和电子技术创造的具有浸没感的高级人机界面，用户能够通过各种传感设备使用人的各种自然技能对虚拟世界中的物体进行考察或操作。浸没感参与者有身临其境的真实感觉。交互性可以通过虚拟现实系统中的交互接口设备以自然交互方式与虚拟现实环境进行交互操作。一、概述虚拟现实系统的构成虚拟环境生成器立体声音响合成及定位语音合成图象合成语音识别头眼身体跟踪姿态语言识别运动学头盔显示设备多传感器组力反馈装置一、概述虚拟现实技术的应用虚拟现实系统能够提供一种与以往所有的传统技术不同的观点-第一人称观点，用户将会沉浸在计算机生成的虚拟环境中去，而且还可以与其中的物体进行交互

3、。在虚拟环境中，操作者可以利用天生的空间感来理解所看到的事物，计划所要做的事情，主要应用领域为:军事模拟训练制造和设计医学科学计算可视化娱乐业一、概述增强现实系统特征增强现实系统把计算机生成的虚拟物体、文字和图形等信息重叠显示在用户所看到的真实物体之上，头盔显示器和方位跟踪器是必不可少的外设，其头盔显示器是透视式的。一、概述增强现实与虚拟现实系统的区别所使用的显示设备不同虚拟现实系统使用浸没式头盔显示器或立体投影设备，增强现实系统使用透视式显示设备。跟踪注册涵义和精度要求不同。虚拟现实系统中注册指呈现给用户的虚拟环境与用户的各种感官匹配。增强现实系统中注册指将计算机

4、产生的虚拟物体与用户周围的真实环境全方位对准。对虚拟环境的生成能力的要求不同增强现实系统可以缓解虚拟现实系统建立逼真的虚拟环境时对系统计算能力的苛刻要求。一、概述增强现实系统应用增强现实系统并非以虚拟世界代替真实世界，而是利用附加信息去增强使用者对真实世界的感官认识。由于真实环境的存在能够使用户对周围环境的感知更具真实感，其主要应用领域为：医疗研究装配、维修与教育培训娱乐及室内装饰设计军事应用视频转播一、概述虚拟现实系统的国外进展美国从六十年代即开始着手进行虚拟现实的研究工作，并且一直受到美国国防部的重视。英国正在利用虚拟现实技术进行高级战斗机座舱设计。欧洲航天局已

5、制定了一项“人在虚拟现实空间”的研究计划。澳大利亚国防军开始实施代号为“温杜拉工程”的十年计划以训练未来的士兵，该计划的核心就是利用虚拟现实系统进行军事训练。虚拟现实游戏和加强人机接口能力是日本在虚拟现实方面的两个主要研究方向，尤其在游戏方面占有重要的市场地位。一、概述人机交互商用装置-三自由度、六自由度跟踪器一、概述人机交互商用装置-手指弯曲测量系统一、概述虚拟现实系统国内研究现状清华大学计算机系智能技术与系统实验室在临界场感技术等领域进行了卓有成效的研究。北京科技大学虚拟现实实验室开发出了纯交互式汽车模拟驾驶培训系统。北京航空航天大学虚拟现实与多媒体研究室已经在

6、DVENET上开发了直升机虚拟仿真器、坦克虚拟仿真器、虚拟战场环境观察器、计算机兵力生成器。空军第二航空学院研制了我国第一套自行研制并接近实用化的VR系统。浙江大学开发了数字故宫、数字敦煌等虚拟现实应用系统。一、概述二、三自由度地磁定姿系统三、六自由度电磁跟踪系统四、手指弯曲测量系统五、户外增强现实系统关键技术六、总结目录二、三自由度地磁定姿系统概述在虚拟现实系统中头盔显示器给用户提供一种沉浸在虚拟环境中的浸没感，计算机必须连续地获得用户头部的精确姿态信息并实时地调整显示的图像，实现姿态测量的装置为三自由度定姿系统。看到底部看到前部看到顶部二、三自由度地磁定姿系统概

7、述在地面上标定方向的基准是地球自转轴，基于感受地球自转角速度的定向仪表如陀螺罗经、陀螺经纬仪、指北陀螺系统和速率陀螺等，不仅技术复杂、造价昂贵、维护困难和体积庞大，而且启动时间长。地球自身固有的可做方位基准的矢量除了地球自转角速度矢量以外，只有地磁场强度。研制了一种采用加速度计、磁阻传感器和单片机的数字地磁定姿系统及其定姿算法，通过测量地球的重力场及磁场来计算运动物体的三自由度姿态数据。由于采用全固态传感器，该套系统具有精度高、性能稳定、体积小、价格低廉、功耗低的特点。二、三自由度地磁定姿系统地磁定姿原理地磁场的强度大约为0.5Gauss，其水平分量与地球表面平