[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN116681868A - 一种调相机三维展示系统 - Google Patents

一种调相机三维展示系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116681868A
CN116681868A CN202310648383.2A CN202310648383A CN116681868A CN 116681868 A CN116681868 A CN 116681868A CN 202310648383 A CN202310648383 A CN 202310648383A CN 116681868 A CN116681868 A CN 116681868A
Authority
CN
China
Prior art keywords
model
camera
scene
circuit
scene image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310648383.2A
Other languages
English (en)
Inventor
刘亚南
韦志康
殷翔
陈佳骏
张妍
沈骝
高磊
夏潮
李志强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Jiangsu Fangtian Power Technology Co Ltd
Original Assignee
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Jiangsu Fangtian Power Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI, Jiangsu Fangtian Power Technology Co Ltd filed Critical China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority to CN202310648383.2A priority Critical patent/CN116681868A/zh
Publication of CN116681868A publication Critical patent/CN116681868A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B5/00—Electrically-operated educational appliances
    • G09B5/02—Electrically-operated educational appliances with visual presentation of the material to be studied, e.g. using film strip
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/017—Gesture based interaction, e.g. based on a set of recognized hand gestures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0481—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] based on specific properties of the displayed interaction object or a metaphor-based environment, e.g. interaction with desktop elements like windows or icons, or assisted by a cursor's changing behaviour or appearance
    • G06F3/04815—Interaction with a metaphor-based environment or interaction object displayed as three-dimensional, e.g. changing the user viewpoint with respect to the environment or object
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0487—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
    • G06F3/0488—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
    • G06F3/04883—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures for inputting data by handwriting, e.g. gesture or text
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/005—General purpose rendering architectures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/50—Lighting effects
    • G06T15/506—Illumination models
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/50—Lighting effects
    • G06T15/60—Shadow generation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/006—Mixed reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/40—Extraction of image or video features
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/40—Extraction of image or video features
    • G06V10/46—Descriptors for shape, contour or point-related descriptors, e.g. scale invariant feature transform [SIFT] or bags of words [BoW]; Salient regional features
    • G06V10/462—Salient features, e.g. scale invariant feature transforms [SIFT]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/70—Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
    • G06V10/74—Image or video pattern matching; Proximity measures in feature spaces
    • G06V10/75—Organisation of the matching processes, e.g. simultaneous or sequential comparisons of image or video features; Coarse-fine approaches, e.g. multi-scale approaches; using context analysis; Selection of dictionaries
    • G06V10/757—Matching configurations of points or features
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/70—Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
    • G06V10/74—Image or video pattern matching; Proximity measures in feature spaces
    • G06V10/761—Proximity, similarity or dissimilarity measures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/20—Scenes; Scene-specific elements in augmented reality scenes
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B25/00—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)

Abstract

本发明公开了一种调相机三维展示系统，包括：获取场景图像模块：实时获取调相机场景图像，构建调相机模型和电路模型；场景图像处理分析模块：对场景图像进行处理和分析，寻找叠加调相机模型和电路模型的特征点；模型叠加模块：根据特征点的位置和角度，将调相机模型和电路模型叠加到场景中；调整显示模块：调整调相机模型在增强现实场景中的显示位置和角度，将电路模型渲染到场景中，使用户观察调相机改变电路信号的相位，本系统通过增强现实技术和虚拟模型的叠加，提供了一种直观、实时和沉浸式的展示体验，使用户能够更好地理解调相机原理和电路信号相位变化的概念。它在教育、培训和其他领域具有广泛的应用前景。

Description

一种调相机三维展示系统
技术领域
本发明涉及虚拟展示技术领域，特别涉及一种调相机三维展示系统。
背景技术
调相机是一个装置或设备。在电力系统中，调相机是一种用于调整电流和电压之间相位关系的设备。它通常由电子元件组成，用于改变电路中信号的相位。调相机在电力系统中起着重要的作用，可以用于控制电力传输和配电系统中的相位差，以确保电力的有效传递和正常运行。
通过增强现实技术，可以将虚拟的三维模型或图形叠加到现实世界中，使用户可以通过设备(如手机、平板电脑或头戴式显示设备)观察和与这些模型进行交互。在这种情况下，可以创建一个调相机的三维模型，并使用增强现实技术将其投影到实际电路的位置上。用户可以通过设备观察这个虚拟的三维模型，然后观察其如何改变电路信号的相位。虽然增强现实可以提供更具沉浸感和交互性的体验，但要实现准确的三维展示，需要有适当的三维模型和准确的位置跟踪技术。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了一种调相机三维展示系统。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种调相机三维展示系统，包括：
获取场景图像模块：实时获取调相机场景图像，构建调相机模型和电路模型；
场景图像处理分析模块：对场景图像进行处理和分析，寻找叠加调相机模型和电路模型的特征点；
模型叠加模块：根据特征点的位置和角度，将调相机模型和电路模型叠加到场景中；
调整显示模块：调整调相机模型在增强现实场景中的显示位置和角度，将电路模型渲染到场景中，使用户观察调相机改变电路信号的相位。
进一步的：构建调相机模型包括如下步骤：
数据采集：为了构建调相机模型，首先采集与调相机相关的数据；
物理建模：使用传输函数来表示相位与输入信号之间的关系；
参数估计与优化：使用最大似然估计，找到最适合数据的模型参数吗，通过不断调整参数并比较模型输出与实际观测值之间的差异，优化模型的准确性和拟合度；
验证与调整：与实际数据进行对比，检查模型的预测能力和准确性，如果模型与实际数据存在偏差，通过调整模型参数来改善模型的性能。
进一步的：构建电路模型包括如下步骤：
电路元件建模：对电路中的元件进行建模；
电路拓扑建模：建立电路的拓扑结构，使用电路图形式来表示电路的拓扑结构，以捕捉到电流、电压的传递过程。
参数估计与优化：估计模型中的参数，使用最小二乘法将模型的输出与实际测量值进行比较，从而优化参数的准确性和拟合度。
进一步的：场景图像处理分析模块包括：
图像预处理：对场景图像进行图像去噪、图像增强、颜色校正、图像尺寸调整操作来消除图像中的噪声、改善对比度、调整颜色平衡，以便更好地提取特征点和进行后续的分析；
特征提取：在场景图像中，提取与调相机模型和电路模型相关的特征点，特征点为图像中具有显著性、可重复性和区分性的位置或区域；
特征匹配：提取的特征点与调相机模型和电路模型的特征进行匹配，根据特征点的描述符来计算特征点之间的相似性，匹配过程将场景图像中的特征点与模型中的特征点进行关联；
姿态估计：在特征匹配后，通过姿态估计来计算模型在场景中的位置和姿态，使用匹配的特征点之间的几何关系来推断模型的旋转、平移和缩放参数，使将调相机模型和电路模型与场景图像对齐，使其准确地叠加到场景中；
特征点筛选和追踪：在动态场景中，为了保持调相机模型和电路模型的稳定叠加，进行特征点的筛选和追踪；
特征点匹配精化和校正：在特征点匹配精化和校正是为了进一步提高特征点匹配的准确性和稳定性：
重复性检验：对于特征点匹配结果，进行重复性检验以排除错误匹配。通过检查特征点的一致性和稳定性来实现；
姿态校正：通过姿态校正对匹配的特征点进行微调，以更准确地反映调相机模型和电路模型在实际场景中的姿态；
鲁棒性增强：为了增强特征点匹配的鲁棒性，使用自适应阈值或尺度不变特征变换方法来提高匹配的鲁棒性。
进一步的：模型叠加模块包括：
特征点对应：在模型叠加之前，建立调相机模型和电路模型与场景图像中的特征点之间的对应关系；个对应关系是通过前面场景图像处理分析模块中的特征提取和特征匹配步骤得到的；对于每个特征点，知道它在场景图像中的位置和对应的调相机模型或电路模型中的位置；
姿态调整：在进行模型叠加之前，对调相机模型和电路模型的姿态进行调整，使其与场景图像中的特征点对齐；通过利用姿态估计算法得到的姿态参数进行模型的旋转、平移和缩放操作；通过调整姿态，使模型与场景图像保持一致，增强虚拟模型与真实场景的融合效果；
叠加计算：在特征点对应和姿态调整完成后，进行模型的叠加计算；透视变换将调相机模型和电路模型投影到场景图像上，使其与场景图像的透视关系相匹配；混合技术将模型与场景进行混合，使其看起来像是真实存在于场景中一样；
光照和阴影调整：为了使叠加的模型更加真实和逼真，可能进行光照和阴影的调整；通过分析场景图像中的光照条件和阴影信息，并将其应用到模型上，以使模型与场景的光照和阴影保持一致；样增加叠加模型的真实感，使其更好地融入到场景中。
进一步的：调整显示模块包括：
显示位置调整：在调整显示模块中，首先确定调相机模型在增强现实场景中的显示位置；通过计算模型的位置与场景图像中的特征点的对应关系来实现；根据特征点的位置和模型的姿态参数，计算出模型在场景中的具体位置，并将其放置在合适的位置上，以与真实场景相对应；
显示角度调整：除了位置调整，调整调相机模型的显示角度；显示角度的调整通过模型的姿态参数来实现；根据姿态参数，旋转模型，使其与真实场景中的物体保持一致的角度；样增强虚拟模型与真实场景的一致性和融合效果；
电路模型渲染：在调整显示模块中，将电路模型渲染到场景中；电路模型是一个虚拟的表示，用来显示电路信号的流动和相位变化；
用户交互和控制：在调整显示模块中，考虑用户交互和控制的功能；通过与系统的交互界面进行互动，用户调整调相机模型的位置和角度，以及观察电路模型在增强现实场景中的变化；通过触摸屏、手势识别或其他交互方式来实现，以提供更加灵活和个性化的用户体验。
本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
增强现实体验：调相机三维展示系统通过将虚拟模型与真实场景相融合，为用户提供了一种身临其境的增强现实体验。用户可以通过系统观察调相机对电路信号相位的改变，以及电路模型在真实场景中的渲染效果，增加了互动性和沉浸感。
直观展示调相机原理：该系统通过虚拟模型和电路模型的叠加，使用户能够直观地观察到调相机对电路信号相位的影响。用户可以通过观察虚拟模型和电路模型的变化，更好地理解调相机原理和电路信号的相位变化。
实时性和灵活性：调相机三维展示系统可以实时地进行场景图像处理、模型叠加和显示调整，使用户可以即时观察到结果。同时，系统具有一定的灵活性，用户可以通过交互界面调整模型的位置、角度和观察视角，以满足个性化的需求。
教育和培训应用：该系统对于教育和培训领域具有潜在的应用价值。学生和培训者可以利用系统观察和学习调相机原理、电路信号的相位变化等相关知识。通过实际的观察和互动，可以增强学习的效果和兴趣。
可扩展性和适应性：调相机三维展示系统可以根据需求进行扩展和适应不同的应用场景。可以根据具体需求添加更多的模型和功能，扩展系统的功能和应用范围。例如，可以添加其他类型的模型、增加交互方式、结合其他传感器等，以满足更多领域的需求。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明的结构图。
具体实施方式
下面几个具体的实施例相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
如图1所示的，一种调相机三维展示系统，包括：获取场景图像模块：实时获取调相机场景图像，构建调相机模型和电路模型；
场景图像处理分析模块：对场景图像进行处理和分析，寻找叠加调相机模型和电路模型的特征点；
模型叠加模块：根据特征点的位置和角度，将调相机模型和电路模型叠加到场景中；
调整显示模块：调整调相机模型在增强现实场景中的显示位置和角度，将电路模型渲染到场景中，使用户观察调相机改变电路信号的相位。
具体的，获取场景图像模块是调相机三维展示系统的关键组成部分，它负责实时获取调相机场景图像，并构建调相机模型和电路模型。下面我将详细说明该模块的实现过程。
摄像设备：获取场景图像的第一步是使用合适的摄像设备，如摄像机或者智能手机的摄像头。这些设备能够捕捉实际场景中的图像数据。
图像采集与传输：通过摄像设备采集到的图像数据需要经过图像传输的过程。这可以通过将摄像设备与计算机或其他处理设备相连，使用合适的传输协议将图像数据传送给后续的处理模块。
图像处理：获取到的场景图像可能会包含噪音、畸变或其他干扰因素。因此，需要进行图像处理以提取清晰的场景信息。这包括以下步骤：
a.噪音去除：使用图像处理算法，如滤波器，去除图像中的噪音。这有助于提高图像质量和准确性。
b.图像校正：对于存在畸变的图像，需要进行校正以恢复图像的几何形状和尺寸。这可以通过校正算法和相机标定技术来实现。
c.特征提取：利用计算机视觉技术，提取场景图像中的特征点或特征描述符。这些特征点可以用于后续的模型匹配和定位。
调相机模型构建：在获取的场景图像中，需要构建调相机模型。调相机模型是用来模拟调制信号相位改变的设备。构建调相机模型的过程可以基于物理特性进行建模，或者通过机器学习技术进行训练。
电路模型构建：类似于调相机模型，需要构建电路模型来模拟电路信号的相位变化。电路模型可以基于实际电路的物理特性进行建模，或者通过仿真工具进行模拟。
具体的，构建调相机模型包括如下步骤：
数据采集：为了构建调相机模型，首先需要采集与调相机相关的数据。这可以通过实验设备或模拟器来进行。实验设备可以是真实的调相机，而模拟器则是一个能够模拟调相机行为的软件或硬件工具。在数据采集过程中，需要记录输入信号和相应的输出信号。输入信号可以是不同频率、幅度和相位的信号，而输出信号则是经过调相机处理后的信号。
物理建模方法：一种常见的构建调相机模型的方法是基于物理特性进行建模。这需要深入了解调相机的工作原理和电路结构。根据这些信息，可以建立数学模型来描述调相机的相位变化过程。例如，对于特定类型的调相机，可以使用传输函数或状态空间模型来表示相位与输入信号之间的关系。这些模型可以基于电磁理论、电路分析等原理推导得出。
参数估计与优化：在物理建模过程中，通常需要估计模型中的参数。这可以通过拟合实际采集的数据来实现。使用参数估计技术，例如最小二乘法或最大似然估计，可以找到最适合数据的模型参数。通过不断调整参数并比较模型输出与实际观测值之间的差异，可以优化模型的准确性和拟合度。
验证与调整：构建调相机模型后，需要对其进行验证和调整。这包括与实际数据进行对比，检查模型的预测能力和准确性。如果模型与实际数据存在偏差，可以通过调整模型参数或改进建模方法来改善模型的性能。
构建电路模型包括如下步骤：
电路结构了解：为了构建电路模型，首先需要深入了解所需模拟的电路的结构和工作原理。这包括了解电路中的元件、其相互连接方式以及电路中的信号传输和处理过程。根据电路的复杂性，可能需要对电路进行分析和拆解，以便更好地理解其功能和行为。
电路元件建模：在构建电路模型时，需要对电路中的各种元件进行建模。元件可以是电阻、电容、电感、晶体管等等。每种元件都有自己的特性和数学描述方式。例如，电阻可以使用欧姆定律进行建模，电容可以使用充放电方程进行建模，晶体管可以使用其特定的转移特性方程进行建模。根据电路的复杂程度，可能需要使用更高级的元件模型，如非线性元件模型或封装模型。
电路拓扑建模：除了对电路元件进行建模外，还需要建立电路的拓扑结构。拓扑结构描述了电路中各个元件之间的连接方式和电流/电压的流动路径。根据电路的具体要求，可以使用电路图或网络图等形式来表示电路的拓扑结构。这样可以建立电路中元件之间的关系，并捕捉到电流/电压的传递过程。
参数估计与优化：在电路建模过程中，可能需要估计模型中的参数。这些参数可以是元件的阻值、电容值、电感值等等。通过测量实际电路或参考可靠的数据手册，可以获得这些参数的近似值。然后，可以使用优化算法，例如最小二乘法或遗传算法，将模型的输出与实际测量值进行比较，从而优化参数的准确性和拟合度。
仿真和验证：完成电路模型的建立后，可以使用电路仿真工具进行验证。仿真工具能够模拟电路中的电流、电压和信号波形等参数。通过在仿真环境中输入不同的信号，并观察输出结果，可以验证电路模型的准确性和可靠性。如果模型与实际测量数据不符，可以通过调整模型参数或改变建模方法来改善模型的性能。
具体的，场景图像处理分析模块包括：
图像预处理：在场景图像处理分析之前，通常需要进行一些预处理步骤，以提高图像质量和准确性。这可能包括图像去噪、图像增强、颜色校正、图像尺寸调整等操作。预处理步骤的目的是消除图像中的噪声、改善对比度、调整颜色平衡等，以便更好地提取特征点和进行后续的分析。
特征提取：在场景图像中，需要提取与调相机模型和电路模型相关的特征点。特征点是图像中具有显著性、可重复性和区分性的位置或区域。特征点可以是角点、边缘、纹理等。特征点提取算法(如Harris角点检测、SIFT、SURF等)可以用来检测和提取这些特征点。
特征匹配：提取的特征点需要与调相机模型和电路模型的特征进行匹配。特征匹配算法(如最近邻匹配、RANSAC等)可以根据特征点的描述符(一种描述特征点特征的向量表示)来计算特征点之间的相似性。匹配过程将场景图像中的特征点与模型中的特征点进行关联。
姿态估计：在特征匹配后，需要通过姿态估计来计算模型在场景中的位置和姿态。姿态估计算法使用匹配的特征点之间的几何关系来推断模型的旋转、平移和缩放参数。这样可以将调相机模型和电路模型与场景图像对齐，使其准确地叠加到场景中。
特征点筛选和追踪：在动态场景中，为了保持调相机模型和电路模型的稳定叠加，需要进行特征点的筛选和追踪。这可以通过跟踪算法(如光流法、卡尔曼滤波等)来实现，以确保选取的特征点在连续的图像帧中能够稳定地被追踪。
特征点匹配精化和校正：在特征点匹配精化和校正是为了进一步提高特征点匹配的准确性和稳定性。在这个阶段，可以应用一些算法和技术来优化特征点匹配的结果：
重复性检验：对于特征点匹配结果，可以进行重复性检验以排除错误匹配。这可以通过检查特征点的一致性和稳定性来实现。例如，可以使用RANSAC算法来估计和剔除错误匹配的特征点。
姿态校正：通过姿态校正可以对匹配的特征点进行微调，以更准确地反映调相机模型和电路模型在实际场景中的姿态。这可以通过采用姿态估计算法，如PnP(Perspective-n-Point)问题的求解，根据匹配的特征点和其在模型中的位置，计算出最佳的姿态参数。
鲁棒性增强：为了增强特征点匹配的鲁棒性，可以采用多种算法和策略。例如，可以使用自适应阈值或尺度不变特征变换(Scale-InvariantFeatureTransform，SIFT)等方法来提高匹配的鲁棒性。
实时性考虑：在实际应用中，实时性是一个重要考虑因素。为了满足实时性要求，可以优化算法的计算效率，采用并行计算、快速搜索等技术，以提高场景图像处理分析模块的响应速度。
模型叠加模块包括：
特征点对应：在模型叠加之前，需要建立调相机模型和电路模型与场景图像中的特征点之间的对应关系。这个对应关系是通过前面场景图像处理分析模块中的特征提取和特征匹配步骤得到的。对于每个特征点，需要知道它在场景图像中的位置和对应的调相机模型或电路模型中的位置。
姿态调整：在进行模型叠加之前，还需要对调相机模型和电路模型的姿态进行调整，使其与场景图像中的特征点对齐。这可以通过利用姿态估计算法得到的姿态参数进行模型的旋转、平移和缩放等操作。通过调整姿态，可以使模型与场景图像保持一致，增强虚拟模型与真实场景的融合效果。
叠加计算：在特征点对应和姿态调整完成后，可以进行模型的叠加计算。这通常涉及图像处理中的透视变换和混合技术。透视变换将调相机模型和电路模型投影到场景图像上，使其与场景图像的透视关系相匹配。混合技术可以将模型与场景进行混合，使其看起来像是真实存在于场景中一样。
光照和阴影调整：为了使叠加的模型更加真实和逼真，可能需要进行光照和阴影的调整。这可以通过分析场景图像中的光照条件和阴影信息，并将其应用到模型上，以使模型与场景的光照和阴影保持一致。这样可以增加叠加模型的真实感，使其更好地融入到场景中。
实时性考虑：与场景图像处理分析模块类似，在模型叠加过程中也需要考虑实时性要求。特别是在交互式应用中，需要确保模型叠加的计算速度足够快，以实现实时的用户体验。因此，可能需要优化算法和采用并行计算等技术，以提高叠加计算的效率和响应速度。
调整显示模块包括：
显示位置调整：在调整显示模块中，首先需要确定调相机模型在增强现实场景中的显示位置。这可以通过计算模型的位置与场景图像中的特征点的对应关系来实现。根据特征点的位置和模型的姿态参数，可以计算出模型在场景中的具体位置，并将其放置在合适的位置上，以与真实场景相对应。
显示角度调整：除了位置调整，还需要调整调相机模型的显示角度。显示角度的调整可以通过模型的姿态参数来实现。根据姿态参数，可以旋转模型，使其与真实场景中的物体保持一致的角度。这样可以增强虚拟模型与真实场景的一致性和融合效果。
电路模型渲染：在调整显示模块中，还需要将电路模型渲染到场景中。电路模型可以是一个虚拟的表示，用来显示电路信号的流动和相位变化。渲染可以通过图形渲染技术来实现，例如使用计算机图形学的方法进行建模、光照、纹理等效果的计算，并将渲染结果与场景图像进行融合。
用户交互和控制：在调整显示模块中，还可以考虑用户交互和控制的功能。通过与系统的交互界面进行互动，用户可以调整调相机模型的位置和角度，以及观察电路模型在增强现实场景中的变化。这可以通过触摸屏、手势识别或其他交互方式来实现，以提供更加灵活和个性化的用户体验。
实时性考虑：与之前的模块类似，在调整显示模块中也需要考虑实时性的要求。特别是在实时交互和实时渲染的场景中，需要保证系统的响应速度和流畅性。因此，可能需要采用优化算法、并行计算、硬件加速等技术，以确保调整显示模块的计算和渲染能够满足实时性要求。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、同替换、改进，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种调相机三维展示系统，其特征在于，包括：
获取场景图像模块：实时获取调相机场景图像，构建调相机模型和电路模型；
场景图像处理分析模块：对场景图像进行处理和分析，寻找叠加调相机模型和电路模型的特征点；
模型叠加模块：根据特征点的位置和角度，将调相机模型和电路模型叠加到场景中；
调整显示模块：调整调相机模型在增强现实场景中的显示位置和角度，将电路模型渲染到场景中，使用户观察调相机改变电路信号的相位。
2.根据权利要求1所述的一种调相机三维展示系统，其特征在于：构建调相机模型包括如下步骤：
数据采集：为了构建调相机模型，首先采集与调相机相关的数据；
物理建模：使用传输函数来表示相位与输入信号之间的关系；
参数估计与优化：使用最大似然估计，找到最适合数据的模型参数吗，通过不断调整参数并比较模型输出与实际观测值之间的差异，优化模型的准确性和拟合度；
验证与调整：与实际数据进行对比，检查模型的预测能力和准确性，如果模型与实际数据存在偏差，通过调整模型参数来改善模型的性能。
3.根据权利要求2所述的一种调相机三维展示系统，其特征在于：构建电路模型包括如下步骤：
电路元件建模：对电路中的元件进行建模；
电路拓扑建模：建立电路的拓扑结构，使用电路图形式来表示电路的拓扑结构，以捕捉到电流、电压的传递过程。
参数估计与优化：估计模型中的参数，使用最小二乘法将模型的输出与实际测量值进行比较，从而优化参数的准确性和拟合度。
4.根据权利要求1所述的一种调相机三维展示系统，其特征在于：场景图像处理分析模块包括：
图像预处理：对场景图像进行图像去噪、图像增强、颜色校正、图像尺寸调整操作来消除图像中的噪声、改善对比度、调整颜色平衡，以便更好地提取特征点和进行后续的分析；
特征提取：在场景图像中，提取与调相机模型和电路模型相关的特征点，特征点为图像中具有显著性、可重复性和区分性的位置或区域；
特征匹配：提取的特征点与调相机模型和电路模型的特征进行匹配，根据特征点的描述符来计算特征点之间的相似性，匹配过程将场景图像中的特征点与模型中的特征点进行关联；
姿态估计：在特征匹配后，通过姿态估计来计算模型在场景中的位置和姿态，使用匹配的特征点之间的几何关系来推断模型的旋转、平移和缩放参数，使将调相机模型和电路模型与场景图像对齐，使其准确地叠加到场景中；
特征点筛选和追踪：在动态场景中，为了保持调相机模型和电路模型的稳定叠加，进行特征点的筛选和追踪；
特征点匹配精化和校正：在特征点匹配精化和校正是为了进一步提高特征点匹配的准确性和稳定性：
重复性检验：对于特征点匹配结果，进行重复性检验以排除错误匹配。通过检查特征点的一致性和稳定性来实现；
姿态校正：通过姿态校正对匹配的特征点进行微调，以更准确地反映调相机模型和电路模型在实际场景中的姿态；
鲁棒性增强：为了增强特征点匹配的鲁棒性，使用自适应阈值或尺度不变特征变换方法来提高匹配的鲁棒性。
5.根据权利要求1所述的一种调相机三维展示系统，其特征在于：模型叠加模块包括：
特征点对应：在模型叠加之前，建立调相机模型和电路模型与场景图像中的特征点之间的对应关系；个对应关系是通过前面场景图像处理分析模块中的特征提取和特征匹配步骤得到的；对于每个特征点，知道它在场景图像中的位置和对应的调相机模型或电路模型中的位置；
姿态调整：在进行模型叠加之前，对调相机模型和电路模型的姿态进行调整，使其与场景图像中的特征点对齐；通过利用姿态估计算法得到的姿态参数进行模型的旋转、平移和缩放操作；通过调整姿态，使模型与场景图像保持一致，增强虚拟模型与真实场景的融合效果；
叠加计算：在特征点对应和姿态调整完成后，进行模型的叠加计算；透视变换将调相机模型和电路模型投影到场景图像上，使其与场景图像的透视关系相匹配；混合技术将模型与场景进行混合，使其看起来像是真实存在于场景中一样；
光照和阴影调整：为了使叠加的模型更加真实和逼真，可能进行光照和阴影的调整；通过分析场景图像中的光照条件和阴影信息，并将其应用到模型上，以使模型与场景的光照和阴影保持一致；样增加叠加模型的真实感，使其更好地融入到场景中。
6.根据权利要求1所述的一种调相机三维展示系统，其特征在于：调整显示模块包括：
显示位置调整：在调整显示模块中，首先确定调相机模型在增强现实场景中的显示位置；通过计算模型的位置与场景图像中的特征点的对应关系来实现；根据特征点的位置和模型的姿态参数，计算出模型在场景中的具体位置，并将其放置在合适的位置上，以与真实场景相对应；
显示角度调整：除了位置调整，调整调相机模型的显示角度；显示角度的调整通过模型的姿态参数来实现；根据姿态参数，旋转模型，使其与真实场景中的物体保持一致的角度；样增强虚拟模型与真实场景的一致性和融合效果；
电路模型渲染：在调整显示模块中，将电路模型渲染到场景中；电路模型是一个虚拟的表示，用来显示电路信号的流动和相位变化；
用户交互和控制：在调整显示模块中，考虑用户交互和控制的功能；通过与系统的交互界面进行互动，用户调整调相机模型的位置和角度，以及观察电路模型在增强现实场景中的变化；通过触摸屏、手势识别或其他交互方式来实现，以提供更加灵活和个性化的用户体验。
CN202310648383.2A 2023-06-02 2023-06-02 一种调相机三维展示系统 Pending CN116681868A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310648383.2A CN116681868A (zh) 2023-06-02 2023-06-02 一种调相机三维展示系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310648383.2A CN116681868A (zh) 2023-06-02 2023-06-02 一种调相机三维展示系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116681868A true CN116681868A (zh) 2023-09-01

Family

ID=87784856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310648383.2A Pending CN116681868A (zh) 2023-06-02 2023-06-02 一种调相机三维展示系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116681868A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117613949A (zh) * 2024-01-19 2024-02-27 浙江大学 一种三相变流器的统一调相控制方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117613949A (zh) * 2024-01-19 2024-02-27 浙江大学 一种三相变流器的统一调相控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11222471B2 (en) Implementing three-dimensional augmented reality in smart glasses based on two-dimensional data
CN107103613B (zh) 一种三维手势姿态估计方法
EP3688666A1 (en) Segmenting and denoising depth images for recognition applications using generative adversarial neural networks
CN104781849A (zh) 单眼视觉同时定位与建图(slam)的快速初始化
TW201814435A (zh) 基於手勢的互動方法及裝置
CN108292362A (zh) 用于光标控制的手势识别
Beyeler OpenCV with Python blueprints
CN112925223A (zh) 基于视觉传感网络的无人机三维跟踪虚拟测试仿真系统
CN107452056B (zh) 一种增强现实的教学系统及其控制方法
CN110689573A (zh) 一种基于边缘模型的增强现实无标识跟踪注册方法及装置
CN112613123A (zh) 一种飞机管路ar三维注册方法及装置
CN111178170B (zh) 一种手势识别方法和一种电子设备
Barandiaran et al. Real-time optical markerless tracking for augmented reality applications
CN112657176A (zh) 一种结合人像行为信息的双目投影人机交互方法
CN116681868A (zh) 一种调相机三维展示系统
CN114359471A (zh) 脸部图像的处理方法、装置和系统
KR20120020711A (ko) 물체 인식 시스템 및 그 물체 인식 방법
CN118071968B (zh) 一种基于ar技术的智能交互深展示方法及系统
CN117953591B (zh) 一种智能肢体康复辅助方法及设备
CN112233161B (zh) 手部图像深度确定方法、装置、电子设备及存储介质
CN113886510A (zh) 一种终端交互方法、装置、设备及存储介质
Abbas Recovering homography from camera captured documents using convolutional neural networks
WO2022160406A1 (zh) 基于增强现实技术的物联网实训系统的实现方法及系统
CN114898447B (zh) 一种基于自注意力机制的个性化注视点检测方法及装置
CN114860072A (zh) 一种基于单目摄像头的手势识别交互设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination