技術(shù)特征：

1.一種剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)虛擬裝配系統(tǒng)，其特征在于，包含：支架(1)，以及設(shè)置在支架(1)上的動(dòng)作跟蹤系統(tǒng)和裝配環(huán)境虛擬系統(tǒng)；

所述的支架(1)用于固定虛擬裝配系統(tǒng)中的其他器件，該支架(1)具有操作面(101)；

所述的動(dòng)作跟蹤系統(tǒng)包含可見光視覺交互子系統(tǒng)、紅外光視覺交互子系統(tǒng)和視覺處理器(4)；

所述的可見光視覺交互子系統(tǒng)包含可見光攝像機(jī)組(2)和多個(gè)可見光標(biāo)記；所述的可見光標(biāo)記設(shè)置在操作員的各個(gè)手指處；所述的可見光攝像機(jī)組(2)用于捕獲可見光標(biāo)記進(jìn)行視覺定位，可見光攝像機(jī)組(2)的安裝位置需要保證可見光攝像機(jī)的可視范圍覆蓋整個(gè)支架操作面；

所述的紅外光視覺交互子系統(tǒng)包含紅外攝像機(jī)組(3)和多個(gè)紅外標(biāo)記；所述的紅外標(biāo)記設(shè)置在操作員的各個(gè)手指處；所述的紅外攝像機(jī)組(3)用于捕獲紅外標(biāo)記進(jìn)行視覺定位，紅外攝像機(jī)組(3)的安裝位置需要保證紅外攝像機(jī)的可視范圍覆蓋整個(gè)支架操作面；

所述的視覺處理器(4)設(shè)置在支架(1)上，電性連接光攝像機(jī)組(2)和紅外攝像機(jī)組(3)，該視覺處理器(4)中裝載定位信息融合子系統(tǒng)，用于處理可見光定位信息和紅外光定位信息，并將兩種定位信息進(jìn)行融合；

所述的裝配環(huán)境虛擬系統(tǒng)包含裝配環(huán)境顯示處理器(5)和沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔(6)；

所述的裝配環(huán)境顯示處理器(5)設(shè)置在支架(1)上，電性連接視覺處理器(4)，用于根據(jù)融合的定位信息生成剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)的虛擬裝配環(huán)境；

所述的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔(6)電性連接裝配環(huán)境顯示處理器(5)，用于為操作員三維立體顯示剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)的虛擬裝配環(huán)境。

2.如權(quán)利要求1所述的剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)虛擬裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述的可見光攝像機(jī)組(2)包含三個(gè)可見光攝像機(jī)，該三個(gè)可見光攝像機(jī)按照三軸兩兩垂直的方式固定設(shè)置在支架(1)上。

3.如權(quán)利要求1所述的剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)虛擬裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述的紅外攝像機(jī)組(3)包含兩個(gè)紅外攝像機(jī)，兩個(gè)紅外攝像機(jī)對(duì)稱固定設(shè)置在支架(1)上。

4.如權(quán)利要求2或3所述的剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)虛擬裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述的裝配環(huán)境虛擬系統(tǒng)還包含顯示裝置(7)，其電性連接裝配環(huán)境顯示處理器(5)，用于為其他未佩戴沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔(6)的人員顯示虛擬裝配過程。

5.一種采用如權(quán)利要求4所述的剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)虛擬裝配系統(tǒng)進(jìn)行剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)虛擬裝配的方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟S1、紅外光視覺交互子系統(tǒng)采集紅外標(biāo)記的空間位置，獲得紅外定位信息；

采用兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的紅外攝像機(jī)作為圖像捕獲設(shè)備，對(duì)紅外標(biāo)記進(jìn)行檢測(cè)，利用雙目定位算法計(jì)算紅外標(biāo)記的空間位置；

步驟S2、可見光視覺交互子系統(tǒng)采集可見光標(biāo)記的空間位置，獲得可見光定位信息；

采用三個(gè)三軸兩兩垂直設(shè)置的可見光攝像機(jī)作為圖像捕獲設(shè)備，對(duì)可見光標(biāo)記進(jìn)行檢測(cè)，利用三軸定位算法計(jì)算可見光標(biāo)記的空間位置；

步驟S3、視覺處理器中的定位信息融合子系統(tǒng)對(duì)紅外定位信息和可見光定位信息進(jìn)行融合，生成操作員各個(gè)手指的空間位置，獲得手部定位信息；

步驟S4、裝配環(huán)境顯示處理器根據(jù)融合的手部定位信息生成剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)的虛擬裝配環(huán)境，以人機(jī)交互的形式在剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)的虛擬裝配環(huán)境中完成對(duì)剛性零部件以及柔性電纜的安裝。

6.如權(quán)利要求5所述的剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)虛擬裝配方法，其特征在于，所述的步驟S2中，可見光視覺交互子系統(tǒng)采集可見光標(biāo)記的空間位置的方法包含以下步驟：

步驟S2.1、選擇可見光標(biāo)記的顏色；

選定亮度色度空間YCrCb作為標(biāo)記檢測(cè)的顏色空間，在此顏色空間中在膚色范圍之外選取顏色作為可見光標(biāo)記；

步驟S2.2、利用三軸位置循環(huán)迭代定位算法計(jì)算可見光標(biāo)記的空間位置。

7.如權(quán)利要求6所述的剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)虛擬裝配方法，其特征在于，所述的步驟S2.2中，利用三軸位置循環(huán)迭代定位算法計(jì)算可見光標(biāo)記的空間位置的方法具體包含以下步驟：

分別將三個(gè)可見光攝像機(jī)記為C1、C2、C3，分別沿X、Y、Z軸以兩兩垂直的方式進(jìn)行布置，且三臺(tái)攝像機(jī)至原點(diǎn)的距離分別為S1、S2、S3，可見光目標(biāo)在C1、C2、C3的成像平面中的坐標(biāo)分別為目標(biāo)在三臺(tái)攝像機(jī)中進(jìn)行第t次迭代計(jì)算所得到的空間位置值分別為t次迭代后輸出的目標(biāo)坐標(biāo)值為(x_t,y_t,z_t)；

步驟S2.2.1、給定迭代初值，可見光攝像機(jī)準(zhǔn)備捕獲可見光標(biāo)記；

給定循環(huán)迭代算法的迭代初值(x₀,y₀,z₀)；

令

步驟S2.2.2、判斷是否有可見光攝像機(jī)捕獲到可見光標(biāo)記的圖像，若至少一臺(tái)可見光攝像機(jī)捕獲到可見光標(biāo)記，則記錄可見光標(biāo)記的圖像坐標(biāo)，然后進(jìn)行步驟S2.2.3，沒有捕獲到可見光標(biāo)記的可見光攝像機(jī)則繼續(xù)等待捕獲下一幀圖像以判斷是否捕獲到可見光標(biāo)記的圖像；

步驟S2.2.3、根據(jù)可見光攝像機(jī)捕獲的可見光標(biāo)記的圖像坐標(biāo)，進(jìn)行坐標(biāo)循環(huán)迭代，逼近可見光標(biāo)記在三維空間中的真實(shí)位置值；

假設(shè)第t-1次迭代得到目標(biāo)坐標(biāo)值為(x_t-1,y_t-1,z_t-1)，則對(duì)第t次跌代，有：

①C1攝像機(jī)中，由沿X軸的坐標(biāo)值x_t-1以及目標(biāo)的圖像坐標(biāo)根據(jù)攝像機(jī)成像原理得到：

$\left\{\begin{array}{c}{y}_t^{C_1}=(S_1-x_{t-1})\·y_{img}^{C_1}/f_y^{C_1}\\ z_t^{C_1}=(S_1-x_{t-1})\·z_{img}^{C_1}/f_z^{C_1}\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，和是攝像機(jī)C1的焦距；

若C1未檢測(cè)到目標(biāo)，則保持和的值不變，有：

$\left\{\begin{array}{c}{y}_t^{C_1}=y_{t\mathrm{-1}}^{C_1}\\ z_t^{C_1}=z_{t\mathrm{-1}}^{C_1}\end{array}\right.---\left(2\right)$

②C2攝像機(jī)中，應(yīng)用以及目標(biāo)的圖像坐標(biāo)得到：

$\left\{\begin{array}{c}{z}_t^{C_2}=(S_2-y_t^{C_1})\·z_{img}^{C_2}/f_z^{C_2}\\ x_t^{C_2}=(S_2-y_t^{C_1})\·x_{img}^{C_2}/f_x^{C_2}\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中，和是攝像機(jī)C2的焦距；

若C2未檢測(cè)到目標(biāo)，則保持和的值不變，有：

$\{\begin{array}{c}{z}_t^{C_2}=z_{t-1}^{C_2}\\ x_t^{C_2}=x_{t-1}^{C_2}\end{array}---\left(4\right)$

③C3攝像機(jī)中，應(yīng)用以及目標(biāo)的圖像坐標(biāo)得到：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_t^{C_3}=(P_3-z_t^{C_2})\·x_{img}^{C_3}/f_x^{C_3}\\ y_t^{C_3}=(P_3-z_t^{C_2})\·x_{img}^{C_3}/f_y^{C_3}\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中，和是攝像機(jī)C3的焦距；

若C3未檢測(cè)到目標(biāo)，保持和的值不變，

$\{\begin{array}{c}{x}_t^{C_3}=x_{t-1}^{C_3}\\ y_t^{C_3}=y_{t-1}^{C_3}\end{array}---\left(6\right)$

④將由C1攝像機(jī)、C2攝像機(jī)、C3攝像機(jī)所得到的三維位置值取平均，有：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_t=(x_t^{C_2}+x_t^{C_3})/2\\ y_t=(y_t^{C_1}+y_t^{C_3})/2\\ z_t=(z_t^{C_1}+z_t^{C_2})/2\end{array}\right.---\left(7\right)$

持續(xù)迭代，直至(x_t,y_t,z_t)滿足：

其中，ε為給定的收斂精度 (8)

則將(x_t,y_t,z_t)作為位置循環(huán)迭代的輸出值，并結(jié)束迭代，進(jìn)行下一幀圖像中可見光標(biāo)記的定位。

8.如權(quán)利要求7所述的剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)虛擬裝配方法，其特征在于，所述的步驟S3中，視覺處理器中的定位信息融合子系統(tǒng)對(duì)紅外定位信息和可見光定位信息進(jìn)行融合的方法包含：

當(dāng)僅有紅外攝像機(jī)檢測(cè)到紅外標(biāo)記時(shí)，以紅外定位信息作為定位信息融合子系統(tǒng)的輸出；

當(dāng)僅有可見光攝像機(jī)檢測(cè)到可見光標(biāo)記時(shí)，以可見光定位信息作為定位信息融合子系統(tǒng)的輸出；

當(dāng)紅外攝像機(jī)與可見光攝像機(jī)均檢測(cè)到標(biāo)記時(shí)，以紅外定位信息和可見光定位信息的均值作為定位信息融合子系統(tǒng)的輸出。