[實用新型]一種信息物理圖像融合裝置

有效

• 申請號: 201220289294.0
• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN202634612U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 何衛平;張衡;林清松;雷蕾;王偉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04N13/00
• 分類號: H04N13/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本實用新型涉及CPS（Cyber-Physical?Systems信息物理融合系統）和圖像處理技術的3D顯示技術領域，具體為一種信息物理圖像融合裝置，實現三維模型與實物多角度融合顯示。

背景技術

信息物理融合系統(Cyber-Physical?Systems,CPS)是一種通過計算、通信和控制等相關技術的相互協作，實現信息世界和物理世界深度融合的新型嵌入式系統。CPS能依據物理環境中的各個特征點信息對各物理實體進行實時高效的調整和控制，促進了虛擬裝配技術發展。

建立一個與實際裝配生產環境相一致的虛擬裝配環境，通過信息物理圖像的交互進行產品的裝配、拆卸等操作是虛擬裝配的重要過程。目前虛擬裝配環境的建模方式主要涉及到CAD三維軟件建模和虛擬顯示建模語言；交互方式主要涉及到數據手套、位置跟蹤器、菜單以及對話框方式。數據手套和位置跟蹤器通過內置的傳感器捕捉手指的動作，從而進行手勢識別將手勢映射為相應的命令和操作，完成裝配過程的仿真；菜單和對話框均采用鍵盤和鼠標操作，實現對裝配場景的控制，完成虛擬產品的裝配過程。如《組合機床與自動化加工技術》2011年08期上的魏園園等發表的題為《網絡環境下組合夾具虛擬裝配平臺的構建》介紹了一種基于虛擬顯示建模語言構建的虛擬裝配環境，其采用菜單以及對話框的交互方式，并通過Java語言實現對場景的控制。

根據目前的研究，主要的建模方法和交互方式均沒有實現對裝配環境的三維模擬，在構建虛擬裝配環境時存在著以下不足：

1)零件的裝配過程通常受裝配工具、組合夾具以及其他裝配環境信息的影響，而目前裝配環境的構建技術僅僅涉及到零件的三維模型構建過程，并未考慮到裝配工具及組合夾具等其他裝配環境的影響；

2)目前虛擬裝配涉及的交互技術完全依靠傳感器和對話框菜單實現裝配的仿真過程，并沒有實現信息世界與物理世界的融合。同時在二維平面環境下的裝配仿真忽視了人機交互過程，很難實現真正意義上的三維虛擬裝配過程。

發明內容

要解決的技術問題

為解決目前虛擬裝配技術的不足，本實用新型提出一種信息物理圖像融合裝置，基于立體顯示方式實現裝配環境的立體仿真，使操作者有身臨其境的感覺，并通過雙目視覺感知場景中實物裝配單元的位置，建立虛擬裝配單元模型，完成虛擬裝配單元與實物裝配單元的融合，實現信息世界與物理世界的聯合。

技術方案

本實用新型的技術方案為：

所述一種信息物理圖像融合裝置，其特征在于：包括眼鏡式立體顯示器、雙目相機、圖像處理裝置和特征立方體；

眼鏡式立體顯示器包括左眼顯示器和右眼顯示器；

所述雙目相機為兩個微型CCD攝像頭，每個攝像頭的分辨率應不低于640*480，用于模擬人雙眼采集圖像；

攝像頭安裝在相機固定裝置中，相機固定裝置包括矩形支架和球形轉動塊；矩形支架一端面上有梯形滑塊，矩形支架另一端面上開有球形凹槽，球形轉動塊安裝在球形凹槽內，且球形轉動塊與矩形支架通過轉軸連接，轉軸過球形轉動塊球心，轉軸平行于矩形支架端面且垂直于矩形支架上梯形滑塊的滑動方向；在球形轉動塊朝外的方向上有相機安裝孔，且相機安裝孔中心軸線與球形轉動塊中心軸線垂直相交；攝像頭固定在相機安裝孔中，且攝像頭的中心軸線與相機安裝孔中心軸線重合；

相機固定裝置安裝在相機定位板上，相機定位板邊緣有卡扣，用于將相機定位板卡接在眼鏡式立體顯示器上；相機定位板外側面上有與梯形滑塊配合的梯形滑槽；

特征立方體起到圖像配準作用，特征立方體整體外表面為單一顏色，特征立方體中一個頂點的三條棱邊分別為紅、綠、藍三種顏色，且三條棱邊的顏色不同于特征立方體整體的顏色；所述三條棱邊為特征立方體的特征邊；

雙目相機同步采集的雙路圖像信號經過圖像處理裝置轉化為數字圖像信號，并經過信息物理圖像融合，輸出至眼鏡式立體顯示器，實現左右模式立體圖像的播放顯示。

有益效果

本實用新型中采用裝置一體化設計，實現了：

1）雙目相機通過相機定位裝置和相機固定裝置固定連接于眼鏡式立體顯示器上，組成了集圖像采集、處理、顯示為一體的信息物理圖像融合系統，使裝置的設計更加符合人體工學原理，方便使用；

2）視頻采集卡采集的雙路圖像對直接送入緩沖區，進行圖像配準融合，系統將配準之后的圖像對實時地送入顯卡的顯存中輸出供視頻眼鏡顯示，整個過程快速高效，充分體現了信息物理融合系統的高效性和實時性的特點；