李衛(wèi)鵬 米佳虎

[摘要]隨著科技日益發(fā)展與完善，在一定程度上推動(dòng)著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。通常情況下，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修關(guān)鍵技術(shù)主要應(yīng)用于復(fù)雜裝備維修領(lǐng)域，該技術(shù)憑借自身強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，可以增進(jìn)對(duì)維修過(guò)程的理解，為維修工作提供保障。不但有助于提高維修人員的技術(shù)水平，而且能夠保障維修效率。本文主要對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修關(guān)鍵技術(shù)在實(shí)際維修當(dāng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

[關(guān)鍵詞]增強(qiáng)現(xiàn)實(shí);裝備維修;跟蹤注冊(cè)技術(shù);人機(jī)交互技術(shù)

一、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修原型系統(tǒng)分析

（一）APPPSM（2013年）

APPPSM原型系統(tǒng)硬件是一種帶有攝像頭的掌上電腦，該系統(tǒng)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)對(duì)標(biāo)識(shí)物與攝像頭相關(guān)信息進(jìn)行計(jì)算，能夠描述模塊基于跟蹤模塊的引導(dǎo)下，將DirectX技術(shù)生成的3D虛擬技術(shù)對(duì)象以及相關(guān)維修信息等覆蓋在標(biāo)識(shí)物上。APPPSM系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行當(dāng)中，主要采用了一種改進(jìn)型的注冊(cè)技術(shù)，以此來(lái)解決在野外環(huán)境下作業(yè)所存在的問(wèn)題。例如，攝像機(jī)標(biāo)定誤差、背景不均勻以及光照變化帶來(lái)的影響。該系統(tǒng)在光伏水泵維修方面應(yīng)用較為廣泛，不但能夠提高維修效率，降低維修時(shí)間，而且還有助于提高維修人員的專(zhuān)業(yè)水平。

（二）ACARS（2012年）

ACARS系統(tǒng)與2012年新加坡國(guó)立大學(xué)，針對(duì)傳統(tǒng)AR輔助維修環(huán)境等問(wèn)題，研制出來(lái)的一套可編程環(huán)境感知增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)并非單純的只讀系統(tǒng)，ACARS系統(tǒng)能夠?qū)⒉僮魅藛T的相關(guān)業(yè)務(wù)知識(shí)、業(yè)務(wù)水平、業(yè)務(wù)素質(zhì)等，與虛擬維修信息進(jìn)行有效整合，并能夠讓相關(guān)操作人員修改ACARS系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)維修信息內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)維修目標(biāo)，進(jìn)一步增強(qiáng)維修的效率與質(zhì)量。

二、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修關(guān)鍵技術(shù)分析

（一）維修對(duì)象自然特征識(shí)別技術(shù)

通常情況下，標(biāo)識(shí)物具有特定的光譜特征，極容易在視頻當(dāng)中被識(shí)別出來(lái)。例如，在ARMAR系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，該系統(tǒng)主要采用了傳感器與基準(zhǔn)標(biāo)識(shí)物結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)其混合跟蹤的目的。此外，ARTag、FLARTooIKit等，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，能夠處理較為復(fù)雜的標(biāo)識(shí)物圖像以及數(shù)字符號(hào)，并且實(shí)現(xiàn)快速跟蹤識(shí)別虛實(shí)場(chǎng)景。在標(biāo)識(shí)物注冊(cè)跟蹤技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)人員需要預(yù)先做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。例如，零部件、部組件以及記錄標(biāo)識(shí)物與整機(jī)等，并且這些標(biāo)識(shí)物的放置要保證在可視的視角內(nèi)觀察到。此外，部分場(chǎng)合并不適合標(biāo)識(shí)物的放置，在實(shí)際的使用當(dāng)中存在一定的局限。而維修對(duì)象自然特征自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，成功解決了以往技術(shù)存在的問(wèn)題，彌補(bǔ)了以往技術(shù)存在的缺陷與不足，并在一定程度上為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)拓了較為廣闊的空間。

（二）維修對(duì)象跟蹤技術(shù)

維修對(duì)象跟蹤技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，能夠?qū)S修對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確的跟蹤定位，并且能夠做到對(duì)相關(guān)操作人員處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的情況下，對(duì)其頭部攝像機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確的跟蹤。維修對(duì)象跟蹤技術(shù)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修的開(kāi)展提供了重要的技術(shù)支持。此外，依據(jù)維修對(duì)象與攝像機(jī)相對(duì)關(guān)系，將跟蹤注冊(cè)分為兩個(gè)內(nèi)容，即由內(nèi)而外跟蹤與由外而內(nèi)跟蹤。而基于輪廓、基于核、基于特征點(diǎn)等是當(dāng)前應(yīng)用相對(duì)較為廣泛的方法。在此過(guò)程當(dāng)中，由于維修對(duì)象大多數(shù)為人造物，致使其缺乏特征點(diǎn)信息量，導(dǎo)致特征提取不充分?；谳喞⒒诤?、基于特征點(diǎn)等方法，對(duì)于跟蹤對(duì)象的各方面改變存在一定的局限，需要結(jié)合實(shí)際情況以及基本要求，采取有效措施對(duì)其存在的問(wèn)題加以應(yīng)對(duì)。

（三）基于裸手手勢(shì)識(shí)別的人機(jī)交互技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修原型系統(tǒng)可用性，除了增強(qiáng)其健壯性以外，還需要建立與客戶之間的交互能力。而手勢(shì)或者人類(lèi)行為的直接交互方式，將會(huì)成為該系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)。該系統(tǒng)人機(jī)交互主要容納了虛擬提示信息的翻頁(yè)、選擇、拉伸、縮放，該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，通過(guò)數(shù)據(jù)手套來(lái)識(shí)別手部動(dòng)作。通過(guò)當(dāng)前的這種方法，可以提升人手操作的靈活性，進(jìn)而提高維修保障的總體效率。裸手識(shí)別技術(shù)相對(duì)較為復(fù)雜，其涉及諸多方面的因素，例如腕部、指尖等。

（四）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與評(píng)價(jià)方法

當(dāng)前，在進(jìn)行AR技術(shù)的應(yīng)用研究過(guò)程中，主要體現(xiàn)在算法建模上。而能夠應(yīng)用于實(shí)際維修活動(dòng)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修設(shè)備，依然停留在原型系統(tǒng)方面。其一，基于實(shí)驗(yàn)室條件下，要想實(shí)現(xiàn)ARSAM原型系統(tǒng)的搭建工作，需預(yù)先保證HMD硬件突破;其二，利用已經(jīng)搭建好的系統(tǒng)，對(duì)虛實(shí)結(jié)合技術(shù)、跟蹤注冊(cè)技術(shù)以及自然特征識(shí)別技術(shù)等進(jìn)行驗(yàn)證。與此同時(shí)，利用搭建好的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法研究。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與評(píng)價(jià)方法是否到位，對(duì)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用效果具有重要作用。但是，目前我國(guó)在該方面的評(píng)價(jià)方法，還需要不斷地加強(qiáng)完善，許多方面仍然存在一定局限性。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步，計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)得到了技術(shù)上的充實(shí)，推動(dòng)著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。由于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修關(guān)鍵技術(shù)能夠?yàn)楝F(xiàn)實(shí)復(fù)雜輔助維修提供重要的維修保障，并且在該領(lǐng)域取得了顯著的成效。因此，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，要不斷積累該技術(shù)的使用經(jīng)驗(yàn)，合理規(guī)范操作技術(shù)要點(diǎn)，不斷加大科技投入，發(fā)揮增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助維修關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使其更好地為維修工作服務(wù)。

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