增强现实辅助维修技术研究进展

赵守伟，马东玺，张 勇，马飒飒，于 明

(1.河北工业大学信息工程学院，天津 300401；2.军械技术研究所，河北 石家庄 050000)

增强现实(augmented reality, AR)借助计算机图形图像与数据交互技术，将虚拟信息实时映射到真实场景中，两种信息相互补充，增加了人类感知真实场景的信息量与理解程度。将AR技术应用于复杂装备维修，可在一定程度上解决新型复杂装备维修人员少、技术资料海量等问题，提高维修效率。本文结合国外典型AR原型系统，介绍了AR技术在复杂装备维修中的研究进展，分析了AR技术在复杂装备维修中应用的可行性，并对关键技术进行了研究。

1 常用术语

(1) AR又称混合现实(mixed reality, MR)，是将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，实现对现实的增强[1]。

(2) 显示设备(display device)。由显示器件和相关电路组成，能提供符合视觉感受因素的视觉信息。根据所用显示器件的不同，分为屏幕显示设备(monitor-based display, MBD)、头盔显示器(head-mounted display, HMD)、吊杆式双目显示设备(binocular omni orientation monitor, BOOM)和头戴式投影显示设备(head-mounted projective display,HMPD)。MBD有采用平板显示器和投影仪的实现方案。如Xin等[2]开发了基于平板电脑的草图绘制工具用于AR系统交互式3D设计，Hakkarainen等[3]研究了手机AR辅助装配诱导系统的可能性，Mistry和Maes[4]提出的“第六感项目”则采用投影仪作为显示设备实现空间增强现实(spatial AR, SAR)，另外也有将便携式投影设备用于AR辅助肝脏手术中[5]。MBD用于增强场景图片显示实现简单，但屏幕分辨率低，减少了用户的场景沉浸感。HMD较好地解决这一问题，根据实现原理，HMD可分为光学透射式 HMD(optical see-through HMD,OST-HMD)和视频透射式HMD(video see-through HMD, VST-HMD)。……