基于AR码的铁路辅助培训系统关键技术研究

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1、密级：公开f工学硕士学位论文基于AR码的铁路辅助培训系统关键技术研究ResearchonKeyTechnologiesofRailwayAssistanceTrainingSystemBasedonARCode培养单位：电气与电子工程学院专业：电力电子与电力传动研究生：何亚轩指导老师：王伟明讲师二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同

2、工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要现如今，高速铁路已经作为了中国在世界上的一张名片。铁路的飞速发展需要更多

3、的技术支持以保持世界领先水平。在传统铁路培训中，铁路设备的原理及操作使用都是通过讲授来掌握。当前，VR技术已经被应用到铁路培训中，但纯虚拟培训环境无法模拟实际操作中的所有状况，降低了培训的有效性。因此将AR技术应用于铁路辅助培训，对于提高铁路工作人员的培训效率具有重要的推动作用和现实意义，可以使工作人员所掌握的理论知识在实际应用中得到最大程度的发挥。本文以AR码为研究对象，对AR码的识别问题以及AR码在铁路辅助培训中的应用进行一系列的研究，目的是提高铁路辅助培训系统的稳定性，主要工作内容如下：首先，为了提高AR码的识别率，本文通过实验对比的方法，以光照和距

4、离为实验条件，确定了识别率最高的AR码尺寸，并测试了该尺寸在各种条件下的最大识别距离。通过在经典AR码上加入定位标志位，确定AR码的正确识读方向。针对贴在柱面的码发生畸变不易识别的问题，提出了一种修正算法，对AR码进行平面与三维空间的校正，通过分析校正后AR码的行数与每行宽度的非线性关系，实现了AR码的划线分割，扩大了AR码的实际应用范围。其次，通过分析铁路辅助培训过程，以IBP盘为例，利用Petri网建模技术引入铁路辅助培训任务网，构建辅助培训任务描述模型及操作指导模型，实现了培训任务内容描述与培训过程中的多媒体信息显示同步。根据对铁路辅助培训系统实际应

5、用的分析，研制了一套光学透射式头戴显示器，并对该显示器进行了标定，目的是消除人眼与光学透射式头戴显示器摄像机之间存在的偏差。最后，在进行相关理论研究的基础上，以开源库OpenFrameworks为框架，设计了辅助培训系统软件。利用头戴显示器在贴有AR码的实际培训场景进行了实验，结果验证了改进的AR码具有较高的识别率，并且运用AR评价技术对该辅助培训系统进行评价，验证了该系统在铁路培训领域的优越性。关键词：增强现实技术；AR码；光学透射式头戴显示器；铁路辅助培训AbstractNowadays,high-speedrailwayhasbecomeabusin

6、esscardofChinaintheworld.Therapiddevelopmentoftherailwayrequiresmoretechnologysupporttomaintaintheworld’sleadinglevel.Inthetraditionalrailwaytraining,theprincipleandoperationofrailwayequipmentaretaughtthroughlectures.Currently,theVRtechnologyhasbeenappliedtorailwaytraining,butthis

7、purevirtualtrainingenvironmentcannotsimulateallthesituationsintheoperation,andtheeffectivenessofthetrainingwouldbereduced.Therefore,theapplicationofARtechnologyinrailwayassistancetraininghasimportantimpetusandpracticalsignificanceforimprovingthetrainingefficiencyofrailwaystaff.Int

8、hisway,thetheoreticalknowledgemas