[發(fā)明專利]一種基于可移動(dòng)計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品裝配工藝增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810930954.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN109189213A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王峻峰;李斌;任鈺琦;董瓊;焦思晨;付艷;李世其;胡建中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F3/01
• 分類號(hào): G06F3/01;G09B9/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;曹葆青

1.一種基于可移動(dòng)計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品裝配工藝增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)提供可移動(dòng)的計(jì)算機(jī)及裝配工藝增強(qiáng)指導(dǎo)系統(tǒng)，并將所述計(jì)算機(jī)與所述裝配工藝增強(qiáng)指導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行通訊連接；

(2)將待裝配工件的裝配工藝文件輸入到所述裝配工藝增強(qiáng)指導(dǎo)系統(tǒng)，并控制所述計(jì)算機(jī)內(nèi)置的攝像頭拍攝工件裝配的實(shí)時(shí)視頻圖像，同時(shí)將拍攝到的所述實(shí)時(shí)視頻圖像傳輸給所述裝配工藝增強(qiáng)指導(dǎo)系統(tǒng)；

(3)所述裝配工藝增強(qiáng)指導(dǎo)系統(tǒng)以攝像頭坐標(biāo)系為基準(zhǔn)坐標(biāo)系將工件幾何模型投影到視頻圖像，并使工件幾何模型在視頻圖像中的投影與相應(yīng)的真實(shí)物體影像重合，以完成攝像頭與實(shí)時(shí)空間場(chǎng)景的標(biāo)定注冊(cè)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于可移動(dòng)計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品裝配工藝增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)方法，其特征在于：所述裝配工藝文件包括三維虛擬模型、三維虛擬動(dòng)畫及裝配要求文字。

3.如權(quán)利要求1所述的基于可移動(dòng)計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品裝配工藝增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)方法，其特征在于：所述攝像頭的標(biāo)定包括以下步驟：

(a)通過標(biāo)志物完成攝像頭的標(biāo)定，并計(jì)算自攝像頭坐標(biāo)系到真實(shí)世界坐標(biāo)系的變換矩陣；

(b)將得到的真實(shí)攝像頭參數(shù)賦值給虛擬攝像頭并渲染生成虛擬對(duì)象圖像，使得虛擬對(duì)象圖像疊加在真實(shí)場(chǎng)景視頻圖像中的對(duì)應(yīng)位置。

4.如權(quán)利要求3所述的基于可移動(dòng)計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品裝配工藝增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)方法，其特征在于：將虛擬對(duì)象投影疊加到真實(shí)場(chǎng)景視頻圖像中，并計(jì)算虛擬對(duì)象和真實(shí)對(duì)象在成像平面的投影區(qū)域及深度信息，繼而依據(jù)所述深度信息疊加生成虛擬融合的裝配環(huán)境畫面，由此實(shí)現(xiàn)裝配工藝的增強(qiáng)指導(dǎo)過程。

5.如權(quán)利要求1所述的基于可移動(dòng)計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品裝配工藝增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)方法，其特征在于：采用張正友標(biāo)定法來(lái)實(shí)現(xiàn)攝像頭與實(shí)時(shí)場(chǎng)景空間之間的標(biāo)定包括以下步驟：

(S1)基于針孔成像模型得到空間點(diǎn)與圖像點(diǎn)之間的射影關(guān)系，進(jìn)而計(jì)算獲得空間點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)的圖像點(diǎn)之間的變換矩陣；

(S2)求解計(jì)算得到的變換矩陣與實(shí)際的變換矩陣之間相差的常數(shù)因子，進(jìn)而求解得到攝像頭的外參數(shù)及內(nèi)參數(shù)，并采用極大似然估計(jì)法對(duì)所述外參數(shù)及所述內(nèi)參數(shù)進(jìn)行非線性優(yōu)化。

6.如權(quán)利要求5所述的基于可移動(dòng)計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品裝配工藝增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)方法，其特征在于：空間點(diǎn)與圖像點(diǎn)之間存在一個(gè)變換矩陣H：其中，為圖像點(diǎn)的齊次坐標(biāo)；為空間三維點(diǎn)的齊次坐標(biāo)；s為一任意的非零尺度因子。

7.如權(quán)利要求5所述的基于可移動(dòng)計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品裝配工藝增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)方法，其特征在于：采用極大似然估計(jì)法對(duì)所述外參數(shù)及所述內(nèi)參數(shù)進(jìn)行非線性優(yōu)化時(shí)采用的目標(biāo)函數(shù)為：

式中，m_ij為實(shí)際的圖像坐標(biāo)；為利用內(nèi)外參數(shù)求解出的計(jì)算圖像坐標(biāo)；M_j為圖像點(diǎn)匹配的空間三維點(diǎn)的世界坐標(biāo)；A為攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)矩陣；R_i為旋轉(zhuǎn)矩陣。

8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的基于可移動(dòng)計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品裝配工藝增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)方法，其特征在于：所述計(jì)算機(jī)是平板電腦，其支持手動(dòng)觸控及Wi-Fi無(wú)線連接，且電力續(xù)航時(shí)間大于等于4小時(shí)。