視頻融合在遙操作機器人系統(tǒng)中的應(yīng)用
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2.2 仿真機器人模型繪制
采用3DSMAX建立MOTOMAN機器人三維仿真機器人模型后，采用Deep Explortation轉(zhuǎn)換軟件轉(zhuǎn)換成VC代碼，在VC的工程設(shè)置中加入OPENGL的鏈接庫，建立工程并調(diào)用轉(zhuǎn)化的仿真機器人代碼。在創(chuàng)建、裝入、相乘模型變換和投影變換矩陣時都用到堆棧操作，一般來說，矩陣堆棧常用于構(gòu)造具有繼承性的模型，即由一些簡單目標(biāo)構(gòu)成的復(fù)雜模型。MOTOMAN機器人仿真模型中，復(fù)雜的機械手臂是由多個簡單的長方體依據(jù)繼承關(guān)系構(gòu)成的，而這種繼承關(guān)系由矩陣堆棧順序決定。機械手臂、關(guān)節(jié)、底座均按照實際機器人的比例進行相應(yīng)縮放。規(guī)定好了底座的坐標(biāo)系后，其他關(guān)節(jié)、手臂則根據(jù)自身的立體尺寸就能計算出坐標(biāo)位置進行繪制。本機器人模型由3層支撐底座、4個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、1個橫梁、1個豎柱、手爪及其他一些零部件構(gòu)成，仿真機器人模型如圖4(a)所示。它的繼承性表現(xiàn)在當(dāng)末端執(zhí)行器手爪運動時(如垂直上升)，首先是關(guān)節(jié)3向上啟動，然后關(guān)節(jié)2向手爪方向轉(zhuǎn)動，接著是關(guān)節(jié)1微轉(zhuǎn)，整個機器人垂直平移，如此進行下去，整個機器人協(xié)調(diào)配合保持末端執(zhí)行器(手爪)垂直上升。三維模型在OPENGL中的顯示流程是：世界坐標(biāo)系中的三維物體經(jīng)三維幾何變換后投影并進行三維裁剪及視口變換，最后在屏幕坐標(biāo)系中顯示圖形。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/163027.htm
2.3 視頻融合及控制實現(xiàn)
仿真機器人底座視點坐標(biāo)系確定后，視頻機器人根據(jù)仿真機器人的大小進行縮放繪制，使底座同仿真機器人底座在一個坐標(biāo)位置。視頻中機器人的其他部分同底座一樣進行相應(yīng)的映射，因此，初始時刻視頻和仿真模型的關(guān)節(jié)、視角位置是基本重合的。視頻融合界面通過VC控件SLIDER調(diào)節(jié)視頻透明度，操作者根據(jù)實際情況選擇清晰度，也可以將反饋視頻設(shè)置成完全透明(此時只能看到模型而看不到視頻)。本仿真機器人在OpenGL三維編程中實現(xiàn)3DSMAX數(shù)據(jù)模型的程序控制。3DSMAX是一種簡便快捷的建模軟件，比同類軟件進一步完善了建模功能，更側(cè)重于復(fù)雜模型的建模，可以很容易地用C＋＋和OpenGL結(jié)合實現(xiàn)圖形學(xué)算法，再把本算法作為插件嵌入3DSMAX環(huán)境中，而不用考慮物體模型的生成和處理的復(fù)雜代碼，利用3DSMAX的渲染計時器可以方便地檢驗所編算法的效率和效果[12]。在仿真機器人制作時應(yīng)遵循一個原則：在能夠保證視覺效果的前提下，盡量采用比較簡單的模型，而且若能夠用參數(shù)化方法構(gòu)建的對象盡量用參數(shù)化方法構(gòu)建。同時，在模型創(chuàng)作過程中，對模型進行分割、獨立建模，以利于進行操作和考察。仿真機器人視頻融合前后對比如圖4所示。控制程序?qū)崿F(xiàn)仿真模型控制，控制過程是：按下相應(yīng)操作按鈕，2個線程同時運行，1個線程將控制指令傳送到仿真模型使虛擬機器人運動，另1個線程將控制命令通過網(wǎng)絡(luò)傳輸送到服務(wù)器控制真實MOTOMAN機器人完成一致作業(yè)。在仿真模型和視頻融合界面中，模型走過的軌跡在程序中用紅線標(biāo)定(為方便觀察者，紅色軌跡線采用10個像素的粗實線繪制)，反饋視頻隨后跟蹤此軌跡運行，操作者觀察視頻中機器人的運行情況并判斷運行是否達(dá)標(biāo)及決策下一步。
該視頻融合方法應(yīng)用于遙操作機器人系統(tǒng)中，能夠使控制者準(zhǔn)確判斷機器人作業(yè)精準(zhǔn)度，同時將傳統(tǒng)的遙操作機器人視頻監(jiān)控及仿真預(yù)測相結(jié)合，提出將視頻融合應(yīng)用于遙操作機器人技術(shù)中。實驗結(jié)果表明，這種方法對于精準(zhǔn)度要求高的機器人系統(tǒng)非常實用，將來可以將該視頻融合方法拓展在搶險救災(zāi)、災(zāi)情調(diào)查、工程運行、水利監(jiān)測、城市調(diào)查中，除了能對現(xiàn)場完成監(jiān)測錄像、圖像傳輸?shù)裙δ芡?，還可以比較預(yù)測與實際的差異。
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