Page 149 - 核电厂电气技术与设备管理

▼ 第五章 核电电仪设备安全研究

境进行视频透视式增强处理，最后通过显示屏显示给用户。投影显示器直接把虚
拟信息投影到真实环境中对其增强。比较传统的是头戴式投影仪，其能够根据观
察者的视线将虚拟信息投影到真实环境中。更为先进的全息投影显示器能将信息

直接投影到对象表面上，用户无需佩戴任何特殊设备便能从各个方向观察虚拟对
象，实现裸眼3D的效果。
所谓跟踪即是对使用者头部的跟踪。对于头戴式头盔显示器系统而言，其具
体表现为实时获取使用者头部（摄像机）相对于世界坐标系的6自由度（6DOF）

位置变换参数，即沿世界坐标系Xw、Yw、Zw三个轴的平移量以及绕Xw、
Yw、Zw三个轴的转动角度。换句话说，跟踪即是获取摄像机坐标系到世界坐标
系的位置变换矩阵Tcamera→world。目前的跟踪方式大致分为两种：基于传感器
的跟踪和基于视觉的跟踪。传感器的类型包括了惯性传感器、光学传感器、超

声波传感器、无线电波传感器和机械传感器等。基于视觉的跟踪方法即是利用
计算机视觉的相关算法进行特征分析和匹配等运算，对摄像机获取的图片进行
处理，找出图像中的点与真实空间中对应点之间的位置变换关系，进而计算出
Tcamera→world。在算法方面，其主要运用了模板匹配法、仿射变换法、运动目

标序列图像估计法等。人机交互和可视化技术主要研究用户与AR应用之间如何
交互以及用户界面和虚拟信息的可视化。目前的人机交互方式主要为手势、语
音、数据手套和可视化界面，对应于用户的视觉、听觉和触觉，而对应于嗅觉和
味觉的交互方式还不够成熟。

（二）MR 技术应用于核电站设备维修中的优势
混合现实（MR）技术通过对物理空间和虚拟空间进行叠加，将两者融合产
生新的可视化环境。而一般意义上的增强现实（AR）技术是基于物理现实，用
虚拟信息对现实环境进行信息补充，与之对应的虚拟现实（VR）技术则更倾向

于在虚拟环境下展示虚拟元素来模拟一种真实感。核电站设备维修对维修人员的
工作效率和操作正确与否有着极高的要求，这与核电站的两大特点息息相关：一
是发电效率高，二是事故危害大。由于核电站的发电效率很高，因此维修停产时
间过长很可能会造成不可估量的损失；此外，核电站内部辐射环境复杂，一旦由

于维修人员的误操作，接受了大量核辐射，将会对其自身生命健康造成巨大危
害，如果进一步引发了核泄漏事件，那带来的危害就更是无法估量。因此，在核
电站设备维修工作中，智能高效的辅助设备就显得极为重要。这样的应用需求，

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