[发明专利]一种面向月球车作业平台的可视化虚拟维护指引方法

说明书

本发明公开了一种面向月球车作业平台的可视化虚拟维护指引方法，先设计故障检测系统以及故障应对维修方案；生成月球车作业平台三维模型；提取作业平台三维模型的二维框线图，显示于用户终端的平板屏幕上，用于和实物进行配准；配准后确定终端与作业平台的相对坐标；将标志物标记于作业平台重要位置，用相机对画面中贴于作业平台平面的标志物位姿做出估计，构建以终端为中心的虚拟环境；故障发生后，在屏幕对应的坐标生成虚拟标志，用于提示航天员需要进行的维修操作；维修操作结束后，检测系统评估维修结果并给出后续操作方案。本方法稳定性高，增强现实工作范围能够覆盖整个封闭的较复杂环境，能满足车辆维修的工作需要。

技术领域

本发明属于增强现实技术领域，具体涉及一种面向月球车作业平台的可视化虚拟维护指引方法。

背景技术

月面探测任务中，航天员需要在月面上进行短距离移动以获取信息，步行不仅移动速度缓慢，移动范围小，还增加了不必要的体力消耗。现有载人月球车为航天员在月面的短距离移动提供了有效的帮助，由于设计复杂、月球环境恶劣等因素，载人月球车出现故障时，航天员难以对月球车进行有效、及时的维护。简单明了的辅助维护信息可为航天员提供清晰的维护操作流程，为此，设计可视化虚拟维护指引方法及系统。根据车辆故障提出维修方案，并为航天员提供可视的图形化操作提示与引导，以帮助其在简单的操作指令下进行基础的平台维护。

基于视觉的增强现实算法利用追踪标志物实现真实与虚拟模型的交互，现有增强现实算法均针对平面的标志物进行追踪识别，限制了设备的识别范围，当设备与平面的夹角超过允许范围时，标志物的识别及虚拟模型的呈现将十分不稳定，甚至出现无法识别的情况；无法满足虚拟维护系统的搭建。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种面向月球车作业平台的可视化虚拟维护指引方法，在设备或标志物进行运动时，始终不出现追踪丢失的情况，从而提高算法的稳定性，获得连续的虚拟模型呈现；使增强现实工作范围能够覆盖整个封闭的较复杂环境，以满足车辆维修的工作场景。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种面向月球车作业平台的可视化虚拟维护指引方法，包括以下步骤：

步骤1、设计故障检测系统以及故障应对维修方案；

步骤2、生成月球车作业平台三维模型；

步骤3、提取作业平台三维模型的二维框线图，显示于用户终端的平板屏幕上，用于和实物进行配准。配准后确定终端与作业平台的相对坐标；

步骤4、将标志物标记于作业平台重要位置，用于增强现实系统坐标估计和配准；

步骤5、用相机对画面中贴于作业平台平面的标志物位姿做出估计，结合标志物位姿与图像深度信息估计作业平台平面法向以及终端与平面的相对位置；

步骤6、根据得到的作业环境中终端与各个部分的相对位置坐标构建以终端为中心的虚拟环境；

步骤7、故障发生后，根据检测结果选择维修方案，利用增强现实技术为航天员提供可视化指引。根据当前终端与作业环境各部分的相对位置，在屏幕对应的坐标生成虚拟标志，用于提示航天员需要进行的维修操作；

步骤8、维修操作结束后，检测系统评估维修结果并给出后续操作方案。

进一步的，步骤1所述故障检测系统包括：

根据月球车作业状态检测各模块是否出现故障；根据故障检测结果选择对应维修方案。

所述故障应对维修方案由专业人员针对月球车故障类别进行设计，并输入系统。

进一步的，步骤2所述月球车作业平台三维模型包括：

视景系统、触屏、按键、力反馈手柄以及语音模块的网格模型。所述视景系统由三块显示器拼接而成，实时提供广角视野以及驾驶信息。