1.基於增強現實的虛擬測量原理及方法，其特徵是基本原理由現實測量環境模型、增強現實測量環境模型和人機互動模型組成，實現方法包括視覺掃瞄追蹤技術、虛擬標尺測量技術和人機互動介面技術。
2.根據權利要求1所述的基於增強現實的虛擬測量原理，其特徵是現實測量環境模型用於描述獲取被測物件最小包圍盒軸向觀測場景的視覺感知配置結構，即分別明確對應最小包圍盒俯視、正視和側視場景的成像模式，包括成像的內外結構引數與透視投影畸變和成像畫素粒度之間的約束關係。
3.根據權利要求1所述的基於增強現實的虛擬測量原理，其特徵是增強現實測量環境模型用於描述將現實測量目標轉化成虛擬測量任務的虛擬標尺邏輯功能，即針對最小包圍盒與被測物件外切點標定的虛擬測量任務，明確外切點標定的增強現實模式，包括虛擬標尺在俯視、正視和側視投影平面的基本功能和組織結構。
4.根據權利要求1所述的基於增強現實的虛擬測量原理，其特徵是人機互動模型是用於描述虛擬測量的人機協作機制，即明確外切點標定的人機協作模式，包括便於評價標定效能的感知模型和支援標定操作的動作模型。
5.根據權利要求1所述的基於增強現實的虛擬測量方法，其特徵是視覺掃瞄追蹤技術借助主動視覺手段實現最小包圍盒軸向成像的自動掃瞄追蹤，包括視覺追蹤掃瞄過程的規劃策略以及最小包圍盒軸向的識別方法。
6.根據權利要求1所述的基於增強現實的虛擬測量方法，其特徵是虛擬標尺測量技術借助虛實註冊的手段實現虛擬標尺在俯視、正視和側視投影平面的測量基本功能，允許組合這些平面測量的基本功能完成最小包圍盒與被測物件外切點的標定任務。
7.根據權利要求1所述的基於增強現實的虛擬測量方法，其特徵是人機互動介面提供人機協作實現虛擬標尺測量的手段，包括便於評價測量效能的可視介面，以及支援虛擬標尺操作的動作介面。
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及工業設計和製造領域，特別是涉及基於增強現實的最小包圍盒虛擬測量原理及實現方法。
背景技術
[0003]在現代工業設計和製造領域中，最小包圍盒問題涉及如何實現加工生產最優化和布局最優化，如產品包裝設計中，設計乙個大小剛好合適的盒子放置物品可以有效地節約包裝用料；在零配件生產中，選擇合適的毛坯進行加工製造可以有效地促進節省用料、節約成本；在模具生產製造中，模具分割方向的選擇直接影響了生產的效率和質量；在玩具聲級檢測中，被測玩具最小包圍盒檢測的精度直接影響了聲級檢測的精度。三維物體最小包圍盒在現代工業領域具有十分重要的意義，它對節省產品用料、提高生產效率和產品質量以達到生產的最優化起了決定性作用。目前計算機視覺技術已廣泛應用於工業檢測領域，包括最小包圍盒的測量。
計算機視覺有結構光視覺測量和立體視覺三維重構等測量方式，但目前仍存在演算法複雜度高等問題使得其應用存在一定的侷限，需要開發一種對物體形狀和大小普遍適用的測量方法。增強現實技術可以在測量中引入人機互動技術和人的視覺感知能力，有效減少對輔助裝置的依賴和降低演算法複雜度，提高測量的效率和適應性。
[0004]增強現實是虛擬實境領域發展的乙個分支，同時也是計算機視覺、計算機圖形學、多**、人機互動等多種技術相互交叉的嶄新的研究領域。增強現實允許人看到周圍的真實場景，並且通過在真實場景中疊加或合成虛擬物體，增強人對真實場景的感知能力。目前國內外已有研究將增強現實技術應用於**會議、維修、機械人遙操作、外科手術規劃等方面。
[0005]由於增強現實虛實結合的特點，使基於增強現實的虛擬測量成為可能。基於增強現實的虛擬測量是指通過立體視覺獲取被測物件的現實場景影象，通過增強現實的虛實註冊技術將虛擬標尺疊加在現實場景影象上，人可以通過人機互動技術操作虛擬標尺對未知物體或場景進行測量。在機械人領域，虛擬測量用於為遠端機械人進行路徑規劃或對未知場景進行建模；在醫學領域，虛擬測量用在內窺鏡中對人體內部器官或病變進行測量。
由於基於增強現實的虛擬測量不僅結合了計算機視覺中精確的視覺標定技術，同時也借助增強現實技術融入了人的視覺感知能力，使得虛擬測量具備了較高的準確性及很強的適應能力。
[0006]綜上所述，由於立體視覺三維重構的複雜性制約了計算機視覺技術在工業檢測領域的應用，有必要探索新的空間三維物體最小包圍盒檢測方法，這正是本發明專利主要的動機和目的。
發明內容
[0007]在此處鍵入技術領域描述段落。本發明的目的是提出基於增強現實的最小包圍盒虛擬測量原理及實現方法，解決利用增強現實技術進行空間三維物體最小包圍盒的非接觸式測量和標定的問題。
[0008]為實現上述目的，基於增強現實的最小包圍盒虛擬測量包括原理和實現方法兩部分，所述的基本原理由現實測量環境模型、增強現實測量環境模型和人機互動模型組成。
[0009]1．現實測量環境模型用於描述獲取被測物件最小包圍盒軸向觀察場景的視覺感知配置結構，即分別明確對應最小包圍盒俯視、正視和側視場景的成像模式，包括成像的內外結構引數與透視投影畸變和成像畫素粒度的約束關係。
[0010]2．增強現實測量環境模型用於描述將現實測量目標轉化成虛擬測量任務的虛擬標尺邏輯功能，即針對最小包圍盒與被測物件外切點標定的虛擬測量任務，明確外切點標定的增強現實模式，包括虛擬標尺在俯視、正視和側視投影平面的基本功能和組織結構。
[0011]3．人機互動模型是用於描述虛擬測量的人機協作機制，即明確外切點標定的人機協作模式，包括便於評價標定效能的感知模型和支援標定操作的動作模型。
[0012]所述的實現方法包括視覺掃瞄追蹤技術、虛擬標尺測量技術和人機互動介面技術。
[0013]1．視覺掃瞄追蹤技術借助主動視覺手段實現最小包圍盒軸向成像的自動掃瞄追蹤，包括視覺追蹤掃瞄過程的規劃策略以及最小包圍盒軸向的識別方法。
[0014]2．虛擬標尺測量技術借助虛實註冊的手段實現虛擬標尺在俯視、正視和側視投影平面的測量基本功能，允許組合這些平面測量的基本功能完成最小包圍盒與被測物件外切點的標定任務。
[0015]3．人機互動介面提供人機協作實現虛擬標尺測量的手段，包括便於評價測量效能的可視介面，以及支援虛擬標尺操作的動作介面。
附圖說明
[0016]圖1是基於增強現實的虛擬測量原理圖，包括現實測量環境模型、增強現實測量環境模型和人機互動模型，以及它們之間的關係；
[0017]圖2是視覺感知配置結構和增強現實模式結構圖，增強現實模式結構由視覺感知配置結構決定；
[0018]圖3是虛擬標尺原型示意圖；
[0019]圖4是人機互動模型圖，包括感知模型和動作模型；
[0020]圖5是基於增強現實的虛擬測量實現方法圖，包括視覺掃瞄追蹤技術、虛擬標尺測量技術和人機互動介面技術，以及它們之間的關係；
[0021]圖6是虛擬標尺測量技術圖，描述如何組合虛擬標尺在投影平面上的基本功能以完成最小包圍盒標定；
[0022]圖7是人機互動介面示意圖一，顯示俯視增強現實投影平面，這裡顯示的是標定完成圖；
[0023]圖8是人機互動介面示意圖二，顯示正視增強現實投影平面，這裡顯示的是標定完成圖；
[0024]圖9是人機互動介面示意圖三，顯示側視增強現實投影平面，這裡顯示的是標定完成圖。
具體實施方式
[0025]下面結合附圖對本發明作進一步闡述。
[0026]圖1所示為基於增強現實的最小包圍盒虛擬測量原理圖，由現實測量環境模型、增強現實虛擬測量環境模型和人機互動模型組成。其中，現實測量環境模型描述獲取被測物件最小包圍盒軸向觀察場景的視覺感知配置結構。假設被測場景中世界座標係為o-xwywzw，被測物件最小包圍盒座標係為o-xyz，兩個座標系之間僅存在x、y軸方向上的平移和繞z軸方向的旋轉，則視覺感知配置結構對應最小包圍盒俯視、正視和側視場景的成像模式，即獲取被測物件最小包圍盒俯視、正視和側視投影圖的三視角立體視覺，如圖2的視覺感知配置結構部分所示。
[0027]視覺感知配置結構具體指三颱攝像機在最小包圍盒座標系o-xyz中的成像模型，包括成像的內外結構引數、透視投影畸變和成像畫素粒度的約束關係，即攝像機成像模型中的內外引數和非線性畸變等引數。攝像機成像模型如以下公式所示：
[0028]（1）
[0029]公式（1）中，s為任意的比例因子，p＝(u,v,1)t表示影象座標點的齊次形式，w＝(xw,yw,zw,1)t為最小包圍盒座標系點的齊次形式。引數矩陣中u0、v0為影象座標中心，f為攝像機鏡頭焦距，1/dx和1/dy為攝像機成像晶元在u軸和v軸上的尺度因子，它們可以組成矩陣c表示攝像機內部引數矩陣。r為3×3正交單位矩陣，表示攝像機座標系相對最小包圍盒座標系的旋轉向量，t表示攝像機座標系相對最小包圍盒座標系的三維平移向量，0＝(0,0,0)t。
r和t可以組成矩陣tcm表示攝像機外部引數矩陣。c和tcm又可以用攝像機的投影矩陣mr表示。
虛擬實境的定義及應用行業
虛擬 技術最廣泛應用的是培訓方向，應用領域廣泛，沒有行業界限，自 年成立工作室以來，我們涉及的客戶案例有石油虛擬 培訓系統，天然氣虛擬 培訓系統，煤礦虛擬 培訓系統，電力虛擬 培訓系統，煤礦虛擬 培訓系統，及部隊研究所等虛擬 培訓系統，眾多的案例和多年的經驗使我們對虛擬 培訓系統的應用體系，技術措施...
ORP計的測量原理及作用
redox電極的表面應盡量保持光潔。由於 helmholtze雙電層 的作用就象乙個電容，因此在電位變化時就會有乙個充電電流流過，一直到達電化學平衡為止。在自然界的水體中，存在著多種變價的離子和溶解氧，當一些工業汙水排入水中，水中含有大量的離子和有機物質，由於離子間性質不同，在水體中發生氧化還原反應...
基於ACSII碼及隨機數的使用者口令認證方案的設計
總第 期 年第 期 計算機與數字工程 基於 碼及隨機數的使用者口令認證方案的設計易瑁 邱美嫻廣州 廣東藥學院醫藥資訊工程學院 摘要提出一種方便 簡單的基於口令 碼與隨機數求和的認證演算法，實現對使用者口令進行加密解密的口令認 加密演算法基本思想是利用兩個隨機數與使用者口令相對應的 編碼之和得到密文序...