Artec 3D技术助力NASA创建混合现实

08/05/2017

NASA混合现实实验室专家使用Artec Space Spider 3D扫描仪为太空任务使用的工具进行3D捕获,并将模型置于虚拟现实,用于模拟培训。

NASA目前正在进行一项新任务,希望将人类送往太阳系更深处,完成这项任务需要猎户座(Orion)太空舱与太空发射系统。此外,还需要推行全新培训,让宇航员掌握全新操作步骤。

但是在确保宇航员传统培训依然有效的同时,如何降低成本也很重要,尤其牵涉到一次持续数月或数年的火星探险任务。NASA专家正在研究如何使用虚拟现实技术,在运行各类模拟时,提高培训体验的真实度。

2015年,NASA成立了混合现实实验室,以结合虚拟现实技术以及3D追踪对象(使用对象追踪技术定位3D空间内的对象),获得真实的视觉效果和触感反馈,并最终营造一种更强烈深刻的沉浸感。实验室使用定制头戴设备与VR渲染软件为用户创造培训环境。

2015年,NASA成立了混合现实实验室,以结合虚拟现实技术以及3D追踪对象(使用对象追踪技术定位3D空间内的对象),获得真实的视觉效果和触感反馈,并最终营造一种更强烈深刻的沉浸感。

其主要目标就是模拟失重情况以及触觉反馈。目前,约翰逊太空中心也正在努力建造主动响应重力卸载系统(Active Response Gravity offload system, ARGOS)。

“本质上来说,这是一款固定于后背的智能绑带,卸载您的体重,并在水平和垂直方向提供动力,营造类似月球重力场、火星重力场、微重力场或中间状态,” NASA混合现实与高级操作概念实验室的软件主管Matthew Noyes说道。

虚拟现实已融入ARGOS系统,用户可以通过拉力穿越3D世界围绕国际空间站移动,而空间站实则在虚拟头盔中移动。

从一系列应用已经可以看出混合现实的部分实力,国际空间站正是其中一大应用。它可以对美国宇航员经常光顾的内部舱室进行动态模拟。

用户可以在虚拟环境下与他人一起接受培训,也就是说,即便他们在世界的两端,也可以同时培训。同时,这也为宇航员带来了很多参与延展活动的机会,他们可在家戴上头戴式耳机,登录服务器,实时观看宇航员进行培训,这比通过普通NASA电视观看的效果有趣得多。

实验室使用定制头戴设备与VR渲染软件为用户创造培训环境。

NASA拥有很多现存的空间资源,如用于上螺丝的空间电钻枪式抓取工具(Pistol Grip Tool,PGT)、用于舱外活动和对接活动的范围/速率工具、用于空间站普通维护/维修的标准扳手等等。

此外,还有很多正在研发的其他工具,都将用于未来的任务之中,如这把激光雷达枪,根据用于地球表面的同功能商用工具设计而成,可以使用X光来测定石块/土壤成分。这项工具由Artec Space Spider扫描制作完成,可以生成极为真实的纹理模型,并将它们导入虚拟环境用于模拟培训。

“在火星表面收集样本时,您极有可能使用一款类似的工具,可以告诉你样本内部不同元素的质量比例,使用3D扫描技术,我们可以让这款模型看起来极为真实,您也可以在虚拟现实中学习如何使用这款工具,” Matthew Noyes说道。

实体物体与其3D扫描模型

“与其痛苦地通过手动测量和相片进行工具和资源建模,或利用没有纹理信息的CAD文件,相比之下,我们还是认为使用3D扫描仪创建实体物体的毫米级精度模型来得更为有效,” Matthew Noyes说道。

除了Space Spider扫描仪外,实验室还使用了Artec Studio软件创建点云,清除噪点,添加纹理。

“由于Artec Space Spider扫描仪使用白色LED照明,对眼睛伤害很小,所以混合现实实验室决定使用这款扫描仪,” SERVIR(NASA与美国国际开发署成立的合资企业)地理空间信息技术主管Frank Delgado表示。

除3D雷达捕获外,其数码界面与音效也由设备捕获,VR效果可以别无二致,与实体世界的物体运动效果完全相同。

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