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《山东师范大学》 2012年
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基于增强现实技术的生命探测与救援系统关键技术研究

姜淑芳  
【摘要】:我国是个地震灾害多发的国家,近年来,频发的地震严重影响了人们的生活,造成了惨重的人员伤亡。地震发生后,对压埋人员抢救越快越及时,救出救活的可能性就越大。我国的地震救援队已配备了搜救犬和多种搜救仪器,包括音频式、视频式和雷达式生命探测仪等。这些手段虽然能够探测到生命信息的存在,但是在精确定位方面做得还不够,往往会耽误宝贵的救援时间,影响了救援的效率。因此灾害发生后如何进行精确定位、可视救援是当前抗震救援中一个亟待解决的难题。 增强现实技术是近年来在虚拟现实研究基础上发展起来的一个新的研究方向,也是虚拟现实研究领域的一个难点热点问题。增强现实技术是将计算机生成的虚拟图像或其他信息有机、实时、动态地叠加到观察者所看到的现实环境中,使这些虚拟信息与用户周围的现实环境融为一体的技术。与室内增强现实技术相比,户外增强现实技术在现实要求、工作环境、注册方法等方面有着显著区别,另外还需要考虑户外环境下天气、温度、光照等因素的干扰。目前,户外增强现实系统的设计开发是一项十分困难的工作,但同时也是一个挑战。开发出有效的户外增强现实系统可以大大拓展AR技术的应用范围。 鉴于地震灾害的巨大危害,震后救援时间的宝贵,以及我国有效的地震应急救助设备的缺乏,本文尝试将增强现实技术引入地震救援领域,研究建立基于增强现实技术的生命探测与救援系统的实现方法与技术路线,将GIS精确定位与可视化技术应用到抗震救灾工作之中。主要研究内容包括:被埋人员三维定位模型的建立,主要是根据GPS和三维电子罗盘测得的数据,运用空间解析几何的知识来实现;传感器与增强现实系统的软硬件接口技术;虚实图像的实时叠加,主要采用OpenGL开发工具作为开发平台,利用其双缓冲技术,通过交换缓冲区来实现视频图像与虚拟图形的叠加;系统的实地验证。 本文致力于将增强现实技术应用到地震救援中,实现震后救援工作中的精确定位与可视救援。通过生命探测仪、高精度三维电子罗盘、高精度定位设备的多点(至少两点)测量精确地测定被埋人员的三维位置,通过高精度定位设备、便携式电脑及便携式电脑中的增强现实软件系统可以使救援人员实时地看到叠加了被埋人员三维虚拟图形的现场视频图像,而且随着救援人员的位置和视线方向的变化,所看到的叠加视频图像也会相应地发生变化,从而可以更好的指导救援,节省宝贵的救援时间。 本研究的实施和进一步应用将会开创性地拓展增强现实技术的深层次应用领域,为抗震救灾、挽救更多的生命提供高科技支撑和保障。
【学位授予单位】:山东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:D632;P208;P315.9

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