用于增强的现实检查和数据可视化的系统及方法技术方案

本发明专利技术用于增强的现实检查和数据可视化的系统及方法。提供一种３Ｄ跟踪系统（１４）。３Ｄ跟踪系统（１４）包括围绕对象（１２）设置的至少一个声发射传感器（３２）。声发射传感器（３２）配置成用于根据从探头（１３）上或者附近的位置发出的声信号的到达时间来识别插入对象（１２）的探头（１３）的位置。３Ｄ跟踪系统（１４）还包括配置成用于检测探头（１３）的高度的第一传感器（３４）。３Ｄ跟踪系统（１４）还包括配置成用于检测探头（１３）的方位的第二传感器（３６）。

【技术实现步骤摘要】

—般来说，本专利技术涉及无损检查技术，更具体来说，涉及采用增强现实的检查技术。 本申请按照35USC119要求2007年12月18日提交的 标题为""的印度专利 申请No.3014/CHE/2007的优先权，通过引用将其内容完整地结合于 此。
技术介绍
检查技术常用于范围从航空行业、保健行业到安全应用 的各种应用。复杂零件和结构的检查一般要求极高的检查员的技术和 经验。管道镜检查由于易于接近处于服务中的零件和减小的停机时间 而作为监视工业基础设施常用的信息来源之一。对于燃气轮机及相关 系统的基于条件的维护策略极大地依靠从这种检查得到的数据。 一般 来说，使用长缆线并带有悬挂显示的探头用于管道镜检查。但是，一 旦将探头插入管道镜;险查孔，操作人员可得到极小与管道镜端头的位 置和姿势有关的信息。跟踪该位置和姿势减小了测量的误差，并且对 于准确定位所看到的缺陷和损伤是极为重要的。此外，在端头变化的 情况中，几乎不可能把端头带到相同位置。 因此，许多检查取决于操作人员的技术，并且是主观的。 与管道镜端头和姿势有关的准确信息还实现从检查计划开始到指导报 告损伤的整个检查过程的自动化及控制。因此，需要解决上述问题的改进检查系统。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，提供一种3D跟踪系统。3D跟踪 系统包括至少两个围绕对象设置的声发射传感器。声发射传感器配置 成用于根据从探头上或者附近的位置发出的声信号的到达时间来识别 探头插入到对象中的位置。3D跟踪系统还包括配置成用于检测探头高 度的第一传感器。3D跟踪系统还包括配置成用于检测探头方位的第二 传感器。 根据本专利技术的另外的实施例，提供一种用于对象内检查 的增强现实系统。增强现实系统包括配置成用于识别探头插入到对象 中的3D位置的跟踪系统。3D跟踪系统包括至少一个围绕对象设置的 声发射传感器。声发射传感器配置成用于根据从探头上或者附近的某 个位置发出的声信号的到达时间来识别#1头插入到对象中的位置。3D 跟踪系统还包括配置成用于检测探头高度的第 一传感器。3D跟踪系统 还包括配置成用于检测探头方位的第二传感器。增强现实系统还包括 微处理器，它配置成用于生成图形并根据跟踪系统识别的3D位置将 图形叠加在相机所捕捉的图像上。增强现实系统还包括配置成用于显 示增强现实图像的显示单元。 根据本专利技术的另外的实施例，提供一种对象内3D跟踪 的方法。该方法包括将探头插入对象。该方法还包括围绕对象设置至 少一个声发射传感器。该方法还包括将第一传感器和第二传感器与探 头附连。 根据本专利技术的另外的实施例，提供一种用于形成增强现 实图像以用于对象内检查的方法。该方法包括由相机捕捉图像。该方 法还包括经由多个声发射传感器来识别探头在对象内的位置。该方法 还包括经由第 一传感器来确定探头高度。该方法还包括经由第二传感 器来确定探头方位。该方法还包括生成对象的图形。该方法还包括根 据所确定的位置、高度和方位将图形配准在捕捉的图像上，以形成增 强现实图像。附图说明通过参照附图阅读以下详细描述，会更好地理解本专利技术的这些及其它特征、方面和优点，附图中，同样符号在整个附图中表示同样的部件，附图包括图1是根据本专利技术的实施例、包括跟踪系统的增强现实图像系统的框图表示；图2是图1的跟踪系统中的单元的框图表示；图3是根据本专利技术的实施例的示范管道镜的图解示图；图4是使用图3的管道镜用于燃气轮机的检查而形成的增强现实图像的示意图示；图5是根据本专利技术的实施例的示范显示单元的示意示图； 图6是表示用于对象内3D跟踪的示范方法的步骤的流 程图；以及 图7是表示用于形成增强现实图像以用于对象内检查的 示范方法的步骤的流程图。具体实施例方式下面详细地进行论述，本专利技术的实施例包括用于无损检 查对象的系统和方法。本文公开的系统和方法使用改进跟踪系统来生 成增强现实图像以用于检查。本文所使用的"增强现实图像"指的是 包括与计算机生成数据叠加的现实世界数据的图像。对象的非限制性示例包括飞机发动机、燃气轮机、汽轮机、柴油机和活体(living organism)。 来看附图，图1是用于检查对象12的增强现实系统10 的高级框图表示。跟踪系统14用于识别插入到对象12中的探头13 的3D位置和坐标位置(position)。在具体实施例中，探头13包括管 道镜或内视镜。相机18捕捉对象12实像的视图。在具体实施例中，相机18捕捉单目视图。在另一个实施例中，相机18捕捉立体视图。 相机18的非限制性示例包括网用摄像头、摄像机或CCD相机。在另 一个实施例中，可使用一个以上相机，例如可设置两个相机以便提供 立体图像。实像的非限制性示例包括视频图像和静止图像。 所捕捉的实像由微处理器20用作参考，微处理器20配 置成用于生成与实像对应的图形。在示例中，图形包括对象12的计算 机辅助设计图。微处理器20还根据跟踪系统14所识别的3D位置将 图形叠加在实像上，以生成增强现实图像。因此，从相机18所得到的 立体视图采用附加信息来增强，并实时地提供给用户。附加信息可包 括例如文本、音频、；现频和静止图^f象。例如，在外科工作空间中，可 向外科医生提供患者的视图，其中还包括患者的视图以及微处理器20 生成的覆盖图。覆盖图可包括例如在计算机化轴向层面(CAT)扫描期 间或者通过磁共振成像(MRI)所确定的患者内部解剖结构的视图。 在另一个实施例中，覆盖图包括患者的医疗和家族病史 的组织视图。可实时显示覆盖图。增强现实图像包括相机18所捕捉的、 覆盖有附加虚拟视图的实像。虚拟视图从微处理器20和存储信息、如 图像得出。增强现实图像还实现对象12中的缺陷或裂紋的检测。在示 范实施例中，微处理器20包括可佩戴计算机。微处理器20在例如但 不限于个人数字助理(PDA)、悬挂件、外部计算机和半透明护目镜等 的显示单元22上显示增强现实图像。 应当注意，本专利技术的实施例并不局限于执行本专利技术的处 理任务的任何特定微处理器。本文中用作那个术语的术语"微处理器" 意在表示能够进行执行本专利技术的任务所需的计算、估算等的任何机器。 术语"微处理器"意在表示能够接受结构化输入并且根据预定规则来处 理该输入以产生输出的任何机器。图2是图1的跟踪系统l4中的单元30的框图表示。跟 踪系统14包括至少一个围绕对象12设置的声发射传感器32(图1)。 声发射传感器32配置成用于识别插入对象12以便进行检查的探头13(图1)的位置。在具体实施例中，声发射传感器包括范围在大约6mm 与大约12 mm之间的直径。根据从对象12中发出的声信号的到达时 间的计算来确定该位置。在具体实施例中，声信号经由设置在探头13 端头的单个扬声器或多个扬声器发出。第一传感器34检测探头的高 度。在一个实施例中，第一传感器34包括以集成微机电系统(MEMS) 技术所实现并且配置成用于根据因重力引起的加速度来检测高度的重 力传感器。在另一个实施例中，第一传感器34包括以集成微机电系统 (MEMS)技术所实现并且配置成用于根据角动量守恒来检测高度的陀 螺仪。在又一个实施例中，第一传感器34的输出对时间进行积分，以 确定探头13的端头的坐标位置。在一个非限制性示例中，对加速度进 行对时间积分两次以确定该坐标位置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种３Ｄ跟踪系统（１４），包括：　至少一个声发射传感器（３２），其围绕对象（１２）设置，所述至少一个声发射传感器（３２）配置成用于根据从所述探头（１３）上或者附近的位置发出的声信号的到达时间来识别插入所述对象（１２）的探头（１３）的位 置；　第一传感器（３４），其配置成用于检测所述探头（１３）的高度；以及　第二传感器（３６），其配置成用于检测所述探头（１３）的方位。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A森古普塔，SN戈拉瓦，VP库马，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]