Научная статья на тему 'Принцип работы дополненной реальности в навигации'

Принцип работы дополненной реальности в навигации Текст научной статьи по специальности «Автоматика. Вычислительная техника»

CC BY
16
3
Поделиться
Ключевые слова
ПРИНЦИП РАБОТЫ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ / ДОПОЛНЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ В НАВИГАЦИИ

Аннотация научной статьи по автоматике и вычислительной технике, автор научной работы — Юрлов Дмитрий Николаевич

В статье описывается принцип работы дополненной реальности. Преобразование географических координат в координаты сцены дополненной реальности, для возможности построения навигационного маршрута.

Похожие темы научных работ по автоматике и вычислительной технике , автор научной работы — Юрлов Дмитрий Николаевич,

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Принцип работы дополненной реальности в навигации»

6. [Electronic resource]. URL: https://www.kashmirbox.com/exotic-foods/healthy-living-exotic-foods-dry-fruits/ (date of acces: 14.01.2019).

7. GOST 21832-90, «Фрукты косточковые сушение», Moscow, 2009. http://www.gostrf.com/ (date of acces: 14.01.2019).

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ

В НАВИГАЦИИ Юрлов Д.Н.

Юрлов Дмитрий Николаевич - магистрант, кафедра информационных технологий, Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, г. Усть-Каменогорск, Республика Казахстан

Аннотация: в статье описывается принцип работы дополненной реальности. Преобразование географических координат в координаты сцены дополненной реальности, для возможности построения навигационного маршрута. Ключевые слова: принцип работы дополненной реальности, дополненная реальность в навигации.

В то время как виртуальная реальность погружает вас полностью в цифровой мир, дополненная реальность, используя реальный мир, создает в нем цифровые объекты и звук.

Под дополненной реальностью, подразумевается сложная интерактивная концепция, где цифровые объекты, такие как 3D-модели или видео, проецируются пред нами, как если бы они были на самом деле там.

Дополненная реальность использует ряд аппаратных компонентов: процессор, дисплей, датчики и устройства ввода. Современные мобильные вычислительные устройства, такие как мобильный телефон и планшетные компьютеры, содержат нужные элементы, которые часто включают в себя камеры и различные датчики, такие как акселерометр, датчик глобальной системы позиционирования и твердотельный компас, что делает их подходящими платформами для дополненной реальности.

Сцена дополненной реальности использует систему визуально-инерциальной одометрии.

Визуальная одометрия — метод оценки положения и ориентации робота или иного устройства с помощью анализа последовательности изображений, снятых установленной на нем камерой (или камерами).

Стандартный алгоритм визуальной одометрии содержит несколько шагов, которые выполняются последовательно:

1. захват изображения с камеры;

2. коррекция изображения;

3. определение ключевых точек изображения (сравнение точек между кадрами, построение оптического потока);

4. проверка векторов оптического потока на возможные ошибки;

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

5. определение движения камеры из оптического потока (используется фильтр Калмана, определяется геометрическое и трехмерное свойство точек, для минимизации целевой функции, основанной на минимизации ошибки проекции между двумя смежными кадрами);

6. периодическое обновление набора ключевых точек для отслеживания.

Система объединяет данные с визуальной и инерциальной подсистемой

устройства для определения положения и смещения на сцене. К визуальной

подсистеме относятся такие устройства как камера, а к инерционной подсистеме относятся акселерометр, магнитометр и модуль, который способен реагировать на изменение углов ориентации тела в пространстве - гироскоп.

Магнитометры могут учитывать различные данные, для выполнения своих функций. В мобильных устройствах устанавливаются датчики, измеряемые напряженность поля. Подобный магнитометр измеряет только силу напряженности поля, не определяя направление или градиент поля. Этот датчик способен реагировать не только на естественный магнит - Землю, но и на ближайшие намагниченные или металлические детали.

Центральным элементом данной системы является фильтр Калмана. Фильтр Калмана - это алгоритм, который в определенный момент времени выбирает наилучшее из показаний двух подсистем и предоставляет его в виде позиции и ориентации пользователя на сцене. Сцена дополненной реальности также обладает возможностью определять горизонтальные и вертикальные поверхности, а также возможность наложения теней на объекты сцены. Таким образом, при добавлении на сцену объекта появляется возможность добавить ему какое-либо освещение, благодаря которому объект будет выглядеть более реалистично.

Помимо перечисленных устройств и датчиков, приложение также активно использует приемник глобальной системы позиционирования. Это радиоприемное устройство, позволяющее определить географические координаты текущего положения пользователя. Данные о местоположении определяются на основании временных задержек приходящих радиосигналов, которые излучаются навигационными спутниками.

Применение дополненной реальности в навигации обусловлено тем, что многие пользователи карт часто сталкиваются с проблемой, когда оказываешься в новом месте и нужно быстро понять куда идти. Обычный вариант для среднестатистического пользователя карт это запустить приложение, назначить пешеходный маршрут, и, крутясь на месте, определить, куда нужно двигаться. Идея внедрения дополненной реальности в пешеходную навигацию позволит избавить пользователя от лишних действий, сразу указав верное направление движения прямо поверх сцены с камеры.

Основной проблемой является определение позиций объектов по географическим координатам на сцене дополненной реальности.

Чтобы определить позицию объекта на сцене требуется рассмотреть системы координат, конвертацию между которыми необходимо осуществить. К ним относятся такие системы как:

- географическая система координат - положение промежуточных объектов маршрута в реальном мире;

- декартовая система координат - положение объектов маршрута на сцене дополненной реальности.

Преобразование координат из одной системы в другую возможен благодаря тому, что координаты в дополненной реальности измеряются в метрах, а смещение, между парой географических координат, может быть переведено с большой точностью в смещение в метрах по осям X и Ъ системы координат дополненной реальности при небольшом отклонении. Считается, что географические координаты - это точки с определенной долготой и широтой. После того, как смещение координат будет переведено из одной системы в другую, необходимо выяснить центр начала отсчета. Данной точкой должна являться такая координата, для которой одновременно уже известны географическая координата и координата сцены дополненной реальности. После того, как точка будет определена, будет доступна возможность определить координаты любого объекта на сцене дополненной реальности, имея только географические координаты.

Список литературы

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

1. Furht B. Handbook of Augmented Reality. // Florida Atlantic University (USA). Springer, 2011.

2. Визуальная одометрия. [Электронный ресурс], 2018. Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Visual_odometry/ (дата обращения: 11.09.2018).

3. Calculate bearing. [Электронный ресурс], 2016. Режим доступа: https://www.movable-type.co.uk/scripts/latlong.html/ (дата обращения: 11.09.2018).

ЛАЗЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ Токтарбаев А.А.

Токтарбаев Акберен Алтайулы - магистрант, кафедра космической техники и технологии, Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, г. Астана, Республика Казахстан

Аннотация: в статье анализируются обзор технологии лазерных систем и лазерных трекеров. О геометрических расчетах лазерных трекеров. О том, где используются лазерные трекеры.

Ключевые слова: лазерный трекер, лазерный луч, ретрофлектор.

ЛСИГП может работать на множестве принципов, которые, в зависимости от его когерентности, выполняют определенные свойства лазерного луча. Монохроматика на фоне фонового излучения, ориентированная на концентрацию энергии, позволяет проводить измерения на длинных линиях, пространственную и временную когерентность на основе различных измерительных схем. Использование короткого и ультрафиолетового лазерного импульсного освещения минимизирует многие проблемы динамических размеров статических объектов, исключая эффект вибрации и смещение объекта. Контроль параметров излучения в пространстве (структурированный лазерный луч) и во времени (длительность импульса, частота электромагнитных волн) еще больше расширит спектр дистанционных бесконтактных методов измерения геометрических параметров изделий. Допустимые погрешности (фюзеляж, космический корабль, бустерные блоки, и т.д.) В области измерения линейных размеров аэрокосмической продукции в диапазоне ~ 1 ... 10 м и продолжительности 0,01 ... 1 мм. Оптимальный диапазон рабочего расстояния, погрешности измерения и их производительность в настоящее время FARO Laser Tracker , MV200, и так далее, такие как лазерные компьютерные системы. Они работают в линейном измерении до 100 метров в зоне измерения и под углом: не менее 270 градусов по цельсию и ± 50 градусов по высоте. Расстояние измерения расстояния ~ 1 м умножается на 10 микрон и приблизительно на 10 м расстояние пропорционально 100 микрометрам с угловой погрешностью менее 10. Встроенная метеостанция позволяет частично нейтрализовать воздействие окружающей среды на результаты измерений. Принцип работы лазерного трекера - измерение двойного угла и расстояния. Трекер посылает лазерный луч на отражающий ретро-отражатель, который входит в контакт с поверхностью измеряемого объекта. Роза видна на том же маршруте вдоль цели возвращения и берется из точки, в которой она указана. Часть света, отраженного ретрофлектором, проникает в калькулятор расстояний, который рассчитывает расстояние от дорожки до отражателя. Существует два типа дистанционных измерительных устройств: интерферометр (лазерный интерферометр, IFM) или измеритель абсолютного расстояния (измеритель абсолютного расстояния,