Исследование и разработка математического и программного обеспечения оптических систем слежения реального времени для приложений виртуального окружения

• Автор: Фурса, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Системы виртуального окружения и системы слежения

1.1 Основные элементы систем виртуального окружения

1.2 Эффект пространственного погружения

1.3 Крупномасштабные системы виртуального окружения

1.4 Аппаратные конфигурации систем виртуального окружения

1.5 Программная среда разработки приложений виртуального

окружения Аванго

1.5.1 Основные принципы

1.5.2 Распределённые приложения

1.6 Системы слежения
1.7 Анализ существующих систем слежения
1.8 Архитектура ОСС “Трекинг"
1.8.1 Требования пользователей
1.8.2 Преобразования, формирующие изображения
1.8.3 Компоненты ОСС “Трекинг”
2 Модели и алгоритмы модулей ОСС “Трекинг”
2.1 Поиск образов маркеров
2.2 Оптические искажения
2.3 Поиск соответствующих точек
2.3.1 Простая модель камеры
2.3.2 Эпиполярная геометрия
2.4 Трёхмерная реконструкция
2.4.1 Неопределенность реконструированных значений
2.4.2 Алгоритм реконструкции

2.5 Расчёт положения и ориентации объектов в пространстве
2.6 Управляющий модуль
3 Программный комлекс “Трекинг”: интеграция, анализ работы и повторное использование
3.1 Создание комплекса слежения
3.2 Калибровка системы слежения
3.3 Интегрирование ОСС “Трекинг” со средой разработки Авапго
3.4 Оценка рабочих параметров системы слежения
3.5 Использование модулей ОСС “Трекинг” в задаче создания точных ЗБ-моделей
3.5.1 Краткий обзор существующих технологий ЗБ-скапирования
3.5.2 Процесс сканирования
3.5.3 Альтернативный метод реконструкции
Заключение
Благодарности
Литература

Введение
Актуальность проблемы Данный момент времени характеризуется быстрым ростом производительности компьютеров. Это позволяет использовать компьютеры для совершения быстрых логико-операциоиных действий и оптимизировать так называемую операционную деятельность человека Тем не менее, больших успехов в компьютерном оперировании на уровне образов до сих пор достичь не удалось. Но компьютеры могут помочь в этом человеку. Существенно повысить эффективность визуального анализа данных могут системы виртуальной реальности (ВР), называемые также системами виртуального окружения (ВО). Задача таких систем - погрузить исследователя в искусственный мир анализируемой модели и предоставить естественный интуитивный интерфейс для взаимодействия с её элементами. Это становится особенно актуальным сейчас, при быстром росте производимой человеком информации.
В настоящее время в мире существует более пятисот крупномасштабных установок виртуальной реальности, которые используются в самых различных областях пауки и техники для решения задач как фундаментальных научных дисциплин, так и в узко специализированных прикладных направлениях. Разработку технологий виртуального окружения в силу высокой стоимости компонент до последнего времени могли себе позволить только крупные институты, богатые университеты или лаборатории ведущих мировых компаний. Прогресс в создании доступных компьютеров, графических ускорителей и обычных офисных проекторов позволяет разрабатывать до-

получен из адаптированного узла avDCS. Он наследует интерфейс avDCS, которьйі, в основном, состоит из полей Children и Matrix. avFile узел добавляет URL поле строкового типа. Посредством перегруженного метода notifyQ avFile реагирует па изменения URL поля, получая геометрию из данного URL и добавляя её в список своих детей. Таким образом, avFile импортирует геометрию в граф сцены и выглядит как жёсткая ссылка па неё. Последующие изменения поля URL заменяют старую геометрию па новую.
Датчики
Датчики представляют интерфейс Аваиго в реальный мир. Они получены из avFieldContainer класса, а не из какого-либо узла Performer, н таким образом не могут быть вставлены в граф сцены. Датчики содержат код, необходимый для обращения к устройствам ввода данных различных видов. Данные, производимые устройством, отображаются в поля датчика:
class avTrackerSensor : public avDeviceSensor { public:
avSingleField Station; // inherited avSingleField Transform; avSingleField Button;

Всякий раз, когда устройство генерирует новые значения данных, поля соответствующего датчика модифицируются. Соединения полей датчиков п узлов в графе сцепы используются, чтобы ввести данные из устройства в приложение. Класс avTrackerSensor, например, обеспечивает интерфейс к пространственным системам слежения, обладающим шестью степенями свободы, таким как Polhemus Fastrak.
Аванго использует специальную программу (демона) в фоновом процессе для осуществления прямого взаимодействия с устройствами через последовательный порт пли сетевые подключения. Демон обновляет значения данных устройства в общедоступной области памяти, где классы avDeviceSensor могут их прочитать. Имя «станция» используется , чтобы идентифицировать желаемые данные из устройства в общедоступной области памяти, и каждый класс avDeviceSensor определяет этот идентификатор в своём поле