化工生产论文提纲

论文题目：基于增强现实（AR）的化工生产装备培训系统关键技术研究

摘要：传统的化工生产设备培训方法是阅读纸质文件,教师带徒弟,这给培训人员带来了一系列的问题,如培训时间消耗长,培训效率低,容易造成错误等。为了弥补传统化工生产设备培训方法的不足,将增强现实（AR）技术应用化工生产设备培训上的方式,对于缩短培训周期,提高培训效率和降低培训成本具有重要意义。本文章的研究是基于目前的化工生产设备所进行的培训内容展开,基于此将增强现实技术纳入化工生产设备培训方案,并研究化工生产设备培训系统。主要工作有:（1）化工生产设备企业三维模型的建立。本文先对化工厂进行实地考察,最终选用了复合建模的方法为本文的主要建模方式。然后从化工设备模型的制作规范、命名管理以及模型的细节优化等角度进行模型的优化及管理。利用枭龙智能AR眼镜实现三维化工生产场景的多种角度浏览,在建立模型的基础上研究了化工设备的AR交互方法。（2）文章对化工生产装置的强化培训体系中所应用的平面检测技术进行了多角度的分析,在实际应用场景中的平面可能不止一个,RANSAC算法对于多平面的识别效果比并不理想。因此本文在原有的RANSAC算法基础上,通过对平面特征点加权分类,改进并提出了一种基于RANSAC的多平面拟合算法,以保证在多个模糊平面上仍能识别出加载平面,实现了化工设备场景下的三维注册。（3）构建了基于增强现实的化工生产设备培训系统模型,研发了基于Unity 3D平台结合枭龙AR智能眼镜的培训原型系统,实现了化工装备AR场景的漫游。将设备模型和培训内容相互关联,利用枭龙AR人机交互技术,通过动画演示、图像显示、讲解视频、文本讲解和语音讲解等方式进行设备和生产流程的认知和培训。

关键词：增强现实;化工装备培训;三维建模;平面检测;人机交互

学科专业：化工工程（专业学位）

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 引言

1.2 课题研究背景及意义

1.3 增强现实技术

1.4 国内外研究现状

1.4.1 国外研究现状

1.4.2 国内研究现状

1.5 本文的组织结构

2 化工生产培训的增强现实技术

2.1 引言

2.2 增强现实系统框架

2.3 真实场景建立

2.3.1 摄像机标定技术

2.3.2 摄像机成像

2.4 三维建模技术

2.5 三维注册技术

2.6 智能显示技术

2.7 智能交互技术

2.8 本章小结

3 化工装备AR场景建模及手势交互

3.1 引言

3.2 化工生产装备三维模型建模

3.2.1 建模方法的选择

3.2.2 三维模型制作规范

3.2.3 三维建模的流程

3.2.4 化工厂模型的建立

3.3 三维模型优化及管理

3.3.1 三维模型命名规范

3.3.2 三维模型的细节处理

3.3.3 场景模型的优化

3.4 三维模型手势交互

3.5 本章小结

4 化工装备AR场景三维注册技术研究

4.1 引言

4.2 AR场景下加载三维模型

4.2.1 ARCore简介

4.2.2 AR平面检测加载场景

4.3 多平面拟合RANSAC改进算法

4.3.1 当前帧特征提取及匹配

4.3.2 特征点对应深度点求解

4.3.4 基于特征点聚类划分深度空间

4.3.5 基于法向量与距离合并平面

4.4 RANSAC改进算法测试

4.5 本章小结

5 化工装备培训系统开发

5.1 引言

5.2 系统需求

5.3 增强现实APP的设计原则

5.3.1 真实性原则

5.3.2 主次分明原则

5.3.3 易用性原则

5.4 系统体系架构

5.5 系统功能模块设计

5.6 数据库设计

5.7 系统实现

5.7.1 设备连接

5.7.2 化工生产装备加载

5.7.3 手势交互展示

5.7.4 培训资源管理

5.7.5 用户评价

5.8 本章小结

6 总结与展望

参考文献

致谢