基于物理引擎和增强现实技术的虚拟机器人系统设计与实现
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第12-23页 |
| 1.1 课题背景 | 第12-13页 |
| 1.2 研究现状 | 第13-17页 |
| 1.2.1 虚拟机器人研究现状 | 第13-14页 |
| 1.2.2 增强现实技术研究现状 | 第14-16页 |
| 1.2.3 物理引擎研究现状 | 第16-17页 |
| 1.3 相关技术简介 | 第17-21页 |
| 1.3.1 显示技术 | 第17-18页 |
| 1.3.2 跟踪匹配技术 | 第18-19页 |
| 1.3.3 交互技术 | 第19页 |
| 1.3.4 光照估计与阴影合成 | 第19页 |
| 1.3.5 Unity3D游戏引擎 | 第19-20页 |
| 1.3.6 Phys X物理运算引擎 | 第20-21页 |
| 1.3.7 网络通信 | 第21页 |
| 1.4 本文主要工作与创新点 | 第21-22页 |
| 1.5 论文章节安排 | 第22-23页 |
| 第二章 系统需求分析与总体架构设计 | 第23-31页 |
| 2.1 系统需求分析 | 第23-24页 |
| 2.1.1 功能需求分析 | 第23-24页 |
| 2.1.2 性能需求分析 | 第24页 |
| 2.2 系统总体架构 | 第24-25页 |
| 2.3 系统功能模块划分与设计 | 第25-29页 |
| 2.3.1 相机标定与图像传输 | 第26页 |
| 2.3.2 虚拟场景构建与虚实融合 | 第26-27页 |
| 2.3.3 光照模拟与阴影合成 | 第27-28页 |
| 2.3.4 用户交互 | 第28-29页 |
| 2.4 开发环境 | 第29-30页 |
| 2.4.1 硬件配置 | 第29页 |
| 2.4.2 软件环境 | 第29-30页 |
| 2.5 本章小结 | 第30-31页 |
| 第三章 相机标定与数据传输 | 第31-43页 |
| 3.1 虚实配准流程 | 第31-32页 |
| 3.2 坐标系统 | 第32-34页 |
| 3.2.1 图像坐标系 | 第32-33页 |
| 3.2.2 相机坐标系 | 第33-34页 |
| 3.2.3 世界坐标系 | 第34页 |
| 3.3 针孔模型 | 第34-35页 |
| 3.4 透镜畸变 | 第35-36页 |
| 3.4.1 径向畸变 | 第36页 |
| 3.4.2 切向畸变 | 第36页 |
| 3.5 相机标定 | 第36-38页 |
| 3.6 相机旋转的向量表示 | 第38页 |
| 3.7 求解内参数与畸变参数 | 第38-39页 |
| 3.8 实时计算相机位置及角度 | 第39页 |
| 3.9 数据传输模块设计与实现 | 第39-41页 |
| 3.9.1 图像数据存储结构 | 第40页 |
| 3.9.2 图像与相机姿态数据传输 | 第40-41页 |
| 3.10本章小结 | 第41-43页 |
| 第四章 虚拟场景构建与虚实融合 | 第43-57页 |
| 4.1 三维场景布局 | 第43-48页 |
| 4.1.1 摄像机 | 第43-44页 |
| 4.1.2 机器人三维模型 | 第44-45页 |
| 4.1.3 场景光源 | 第45页 |
| 4.1.4 设置模型材质 | 第45-46页 |
| 4.1.5 构造包围盒与虚拟地面 | 第46-48页 |
| 4.2 加载物理引擎 | 第48-49页 |
| 4.2.1 刚体 | 第48页 |
| 4.2.2 摩擦力与弹力 | 第48-49页 |
| 4.3 运动控制 | 第49-52页 |
| 4.3.1 运动控制流程 | 第49-50页 |
| 4.3.2 对象平移 | 第50页 |
| 4.3.3 对象转动 | 第50-51页 |
| 4.3.4 自动漫游 | 第51-52页 |
| 4.4 场景虚实融合 | 第52-56页 |
| 4.4.1 构造背景贴图 | 第52-53页 |
| 4.4.2 数据接收与场景更新 | 第53-56页 |
| 4.5 本章小结 | 第56-57页 |
| 第五章 光照模拟与阴影合成 | 第57-73页 |
| 5.1 光照估计方法 | 第57-59页 |
| 5.1.1 基于采集的光照估计方法 | 第57-58页 |
| 5.1.2 基于物理的光照估计方法 | 第58页 |
| 5.1.3 基于图像分析的光照估计方法 | 第58-59页 |
| 5.2 基于高动态范围环境映照的光照估计 | 第59-64页 |
| 5.2.1 环境映照 | 第59页 |
| 5.2.2 全景辐射图原理 | 第59-60页 |
| 5.2.3 获取高动态范围环境映照 | 第60-62页 |
| 5.2.4 色调映射（Tone Mapping） | 第62-64页 |
| 5.3 光照模拟 | 第64-68页 |
| 5.3.1 立方体纹理 | 第64-65页 |
| 5.3.2 全景辐射图转换 | 第65-67页 |
| 5.3.3 虚拟机器人纹理渲染 | 第67-68页 |
| 5.4 阴影合成 | 第68-70页 |
| 5.5 环境光模拟 | 第70-72页 |
| 5.6 本章小结 | 第72-73页 |
| 第六章 虚拟机器人交互系统 | 第73-82页 |
| 6.1 用户交互模块 | 第73-76页 |
| 6.1.1 运动控制 | 第73-74页 |
| 6.1.2 用户指定运动路径 | 第74-76页 |
| 6.2 SRU机器人运动同步 | 第76-77页 |
| 6.3 用户界面 | 第77-78页 |
| 6.4 系统测试与分析 | 第78-81页 |
| 6.4.1 系统功能测试 | 第78-80页 |
| 6.4.2 系统性能测试 | 第80-81页 |
| 6.5 本章小结 | 第81-82页 |
| 第七章 总结与展望 | 第82-84页 |
| 7.1 本文工作总结 | 第82页 |
| 7.2 后续工作展望 | 第82-84页 |
| 致谢 | 第84-85页 |
| 参考文献 | 第85-88页 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 | 第88-89页 |
