[发明专利]一种基于可移动计算机的产品装配工艺增强现实指导方法

权利要求书

1.一种基于可移动计算机的产品装配工艺增强现实指导方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)提供可移动的计算机及装配工艺增强指导系统，并将所述计算机与所述装配工艺增强指导系统进行通讯连接；

(2)将待装配工件的装配工艺文件输入到所述装配工艺增强指导系统，并控制所述计算机内置的摄像头拍摄工件装配的实时视频图像，同时将拍摄到的所述实时视频图像传输给所述装配工艺增强指导系统；

(3)所述装配工艺增强指导系统以摄像头坐标系为基准坐标系将工件几何模型投影到视频图像，并使工件几何模型在视频图像中的投影与相应的真实物体影像重合，以完成摄像头与实时空间场景的标定注册。

2.如权利要求1所述的基于可移动计算机的产品装配工艺增强现实指导方法，其特征在于：所述装配工艺文件包括三维虚拟模型、三维虚拟动画及装配要求文字。

3.如权利要求1所述的基于可移动计算机的产品装配工艺增强现实指导方法，其特征在于：所述摄像头的标定包括以下步骤：

(a)通过标志物完成摄像头的标定，并计算自摄像头坐标系到真实世界坐标系的变换矩阵；

(b)将得到的真实摄像头参数赋值给虚拟摄像头并渲染生成虚拟对象图像，使得虚拟对象图像叠加在真实场景视频图像中的对应位置。

4.如权利要求3所述的基于可移动计算机的产品装配工艺增强现实指导方法，其特征在于：将虚拟对象投影叠加到真实场景视频图像中，并计算虚拟对象和真实对象在成像平面的投影区域及深度信息，继而依据所述深度信息叠加生成虚拟融合的装配环境画面，由此实现装配工艺的增强指导过程。

5.如权利要求1所述的基于可移动计算机的产品装配工艺增强现实指导方法，其特征在于：采用张正友标定法来实现摄像头与实时场景空间之间的标定包括以下步骤：

(S1)基于针孔成像模型得到空间点与图像点之间的射影关系，进而计算获得空间点与其对应的图像点之间的变换矩阵；

(S2)求解计算得到的变换矩阵与实际的变换矩阵之间相差的常数因子，进而求解得到摄像头的外参数及内参数，并采用极大似然估计法对所述外参数及所述内参数进行非线性优化。

6.如权利要求5所述的基于可移动计算机的产品装配工艺增强现实指导方法，其特征在于：空间点与图像点之间存在一个变换矩阵H：其中，为图像点的齐次坐标；为空间三维点的齐次坐标；s为一任意的非零尺度因子。

7.如权利要求5所述的基于可移动计算机的产品装配工艺增强现实指导方法，其特征在于：采用极大似然估计法对所述外参数及所述内参数进行非线性优化时采用的目标函数为：

式中，m_ij为实际的图像坐标；为利用内外参数求解出的计算图像坐标；M_j为图像点匹配的空间三维点的世界坐标；A为摄像机内部参数矩阵；R_i为旋转矩阵。

8.如权利要求1-7任一项所述的基于可移动计算机的产品装配工艺增强现实指导方法，其特征在于：所述计算机是平板电脑，其支持手动触控及Wi-Fi无线连接，且电力续航时间大于等于4小时。