探討AR 技術(shù)下船舶顯控界面交互設(shè)計(jì)范文

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摘要:  針對(duì)當(dāng)前船舶航行過程中，航行狀態(tài)界面展示效果不佳，圖像模糊的問題作出研究，提出 AR 技術(shù)下船舶顯控界面交互設(shè)計(jì)方法。結(jié)合 AR 技術(shù)進(jìn)行船舶航行狀態(tài)的三維圖像模擬，為保障圖像模擬質(zhì)量，通過改善顯控界面設(shè)備性能，完善數(shù)據(jù)處理功能，提高界面顯控效果。最后通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，AR 技術(shù)下船舶顯控界面交互設(shè)計(jì)方法在實(shí)際應(yīng)用過程中具有更高的清晰度，充分滿足研究要求。

關(guān)鍵詞：AR 技術(shù)；三維圖像；船舶航線；信息交互；顯控界面

0引　言

為了更好保障船舶航行安全，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜海洋環(huán)境下船舶航線的有效控制，結(jié)合 AR 技術(shù)進(jìn)行船舶航行信息的有效采集和控制展示。AR 技術(shù)作為一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過對(duì)船舶航行環(huán)境和航行狀態(tài)進(jìn)行三維模擬，快速展示出船舶航行圖像，觀察船舶航行過程中的異常狀態(tài)，并有針對(duì)性的進(jìn)行顯示和控制處理從而更好糾正船舶航行狀態(tài)，提高船舶航行過程中相關(guān)設(shè)備的有效運(yùn)行，保證船舶航行信息處理的精確性和有效性[1]。

 1艦船顯控界面交互設(shè)計(jì)

 1.1    艦船顯控界面處理功能優(yōu)化

為保障船舶航行顯控界面的管理效果，對(duì)船舶航行過程中的數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，從而更好完善顯控界面處理功能。在進(jìn)行界面交互處理的過程中，可結(jié)合 AR 技術(shù)進(jìn)行船舶航線圖像的三維立體展示，通過數(shù)據(jù)處理器，采集船舶航行信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分組存儲(chǔ)和界面展示，基于AR 技術(shù)特征進(jìn)行三維模擬，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立導(dǎo)航和區(qū)域圖像的實(shí)時(shí)展示處理，將相關(guān)設(shè)備的功能優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最大化，將采集到的信息整合到一個(gè)系統(tǒng)界面進(jìn)行交互處理，從而為使用用戶提供更好的信息展示效果[2]。基于此對(duì)船舶顯控界面功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，具體如圖 1所示。基于圖 1 結(jié)構(gòu)進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，在進(jìn)行信息交互顯示處理的過程中，始終以處理器作為中心系統(tǒng)，進(jìn)行信息處理組合管理，結(jié)合計(jì)算機(jī)顯示界面進(jìn)行圖像的三維顯示，為保障船舶運(yùn)行質(zhì)量，需要進(jìn)一步對(duì)采集到的航行數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，通過在顯控界面添加輸入接口，利用傳感器進(jìn)行船舶航行和路線導(dǎo)航信息的傳輸，顯示和控制[3]。為避免信息處理過程中受到干擾問題，需要對(duì)船舶航行干擾數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除處理，并對(duì)干擾后的差異信息進(jìn)行多次迭代和歸一化處理，結(jié)合數(shù)據(jù)融合和 AR 技術(shù)進(jìn)行初始數(shù)據(jù)的采集模擬，以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶顯控信息的有效處理，可以最大程度簡(jiǎn)化海量信息處理步驟，縮短信息處理時(shí)間，同時(shí)有效去除噪聲干擾，避免信息處理過程中的誤差影響等問題。

 1.2    船舶顯控界面信息處理評(píng)估算法

f為保障船舶信息顯控處理的合理性，進(jìn)一步對(duì)信息處理評(píng)估算法進(jìn)行優(yōu)化，以此保證船舶解控信息處理的安全性。在進(jìn)行信息處理的過程中，若 表示船舶航行信息標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，H 表示船舶航行過程中的安全信息層次結(jié)構(gòu)，W 為信息干擾影響權(quán)重，V 為映射數(shù)據(jù)，則對(duì)船舶航行過程中的安全信息數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述，具體表達(dá)式可記為：S = f /(H + W − V)。 (1)tit j基于上述算法，進(jìn)一步對(duì)船舶顯控信息安全數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，在進(jìn)行評(píng)估計(jì)算的過程中，需要對(duì)船舶航行過程中的冗余數(shù)據(jù) 進(jìn)行檢測(cè)和剔除，在數(shù)據(jù)處理的過程中， 為遺漏數(shù)據(jù)，在進(jìn)行界面交互處理的過程中，對(duì)重復(fù)數(shù)顯的數(shù)據(jù) C 進(jìn)行篩查和刪除處理后進(jìn)行數(shù)據(jù)的安全性評(píng)估，則可得：E =m∑j=1n∑i=1C f /S(ti - tj)。 (2)基于安全評(píng)估結(jié)果進(jìn)行管控處理，在處理過程中，若 m 為船舶航行過程中的干擾數(shù)值，n 為三維圖像模擬參數(shù)，r 為映射函數(shù)，K 為初始參數(shù)，則進(jìn)行一步對(duì)船舶航行界面信息的待調(diào)整系數(shù)進(jìn)行計(jì)算可得：A =1m− n K − Er。 (3)基于調(diào)整系數(shù)進(jìn)行修正范圍的固定，選取合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建數(shù)據(jù)調(diào)整，構(gòu)建評(píng)估矩陣。實(shí)際綜合評(píng)估中，要求評(píng)估指標(biāo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完備度系數(shù) A>1，才能說明構(gòu)建的綜合評(píng)估指標(biāo)系統(tǒng)評(píng)估結(jié)構(gòu)要素涵蓋了需要進(jìn)行評(píng)估的要素。采用評(píng)估指標(biāo)間重復(fù)度統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行大型船舶駕駛室人機(jī)界面綜合評(píng)估指標(biāo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)冗余度檢驗(yàn)：指標(biāo)系統(tǒng)評(píng)估項(xiàng)目集合T，建立駕駛室人機(jī)界面評(píng)估要素間的對(duì)應(yīng)重疊度 n 維方陣：R =1.0 r12• • • r1nr21 1.0 • • • r2n...... ri jrn1 rn2 • • • 1.0。 (4)在矩陣中，r 為指標(biāo)要素，基于上述矩陣進(jìn)行數(shù)據(jù)的對(duì)比評(píng)估，明確信息評(píng)估指標(biāo)，以此提高指標(biāo)評(píng)估的準(zhǔn)確性和評(píng)估效率。基于此對(duì)船舶顯控界面信息處理步驟進(jìn)行優(yōu)化，具體如圖 2 所示。基于圖 2 步驟進(jìn)行船舶航行信息的有效采集處理和傳輸顯示，簡(jiǎn)化界面信息交互處理步驟，提高界面交互處理的有效性。

1.3    船舶顯控界面交互的實(shí)現(xiàn)

為保障船舶顯控界面信息的交互處理效果，需要對(duì)海量船舶航行信息管控任務(wù)文件進(jìn)行分類傳輸和存儲(chǔ)處理，并對(duì)船舶航行信息進(jìn)行控制管理。為了提高界面交互效率需要進(jìn)一步對(duì)船舶信息任務(wù)節(jié)點(diǎn)傳輸管理時(shí)序步驟進(jìn)行完善，具體功能序列如圖 3 所示。基于圖 3 時(shí)序步驟，進(jìn)一步對(duì)船舶航行過程中的信息類別進(jìn)行交互處理，對(duì)船舶顯控信息管理要素及處理功能進(jìn)行優(yōu)化，具體如圖 4 所示。基于圖 4 體系，進(jìn)行船舶顯控界面信息的交互處理，提高船舶界面顯控信息的合理布局，保證數(shù)據(jù)處理精度，提高界面展示的清晰度，快速準(zhǔn)確地進(jìn)行三維信息的展示和糾正管理的研究目標(biāo)。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

為驗(yàn)證 AR 技術(shù)下船舶顯控界面交互設(shè)計(jì)方法的實(shí)際應(yīng)用效果，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)選取傳統(tǒng)的G I S 界 面 交 互 處 理 技 術(shù) 的 進(jìn) 行 對(duì) 比 ， 實(shí) 驗(yàn) 采 用UZI900 主 頻 處 理 器 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 處 理 ， 并 在 Windows2007 顯示器上進(jìn)行顯示，選取復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行干擾下的船舶顯控界面信息交互效果對(duì)比，并進(jìn)行記錄，具體檢測(cè)結(jié)果如表 1 所示。基于表 1 數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于傳統(tǒng) GIS 技術(shù)下的界面交互處理方法而言，本文提出的基于 AR 技術(shù)的船舶顯控界面交互方法在實(shí)際應(yīng)用過程中，其數(shù)據(jù)交互處理的準(zhǔn)確性和交互效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法，且其運(yùn)行效果也明顯優(yōu)于期待值，由此證實(shí)，該方法具有較高的實(shí)用性。進(jìn)一步對(duì)比分析相同環(huán)境下 2 種方法的界面顯示清晰度，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體檢測(cè)結(jié)果如圖 5 所示。基于圖 5 檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析可知，相對(duì)于傳統(tǒng)的 GIS 方法而言，本文提出的基于AR 技術(shù)的船舶顯控界面交互設(shè)計(jì)方法在實(shí)際應(yīng)用過程中可以更好保障圖像清晰度，且在不同環(huán)境下進(jìn)行多次檢測(cè)，且圖像質(zhì)量相對(duì)傳統(tǒng)方法而言都相對(duì)更好，可以適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間航行的要求。

3結(jié)語

為保障船舶航行安全，快速準(zhǔn)確檢測(cè)船舶航行狀態(tài)，提出基于 AR 技術(shù)的船舶顯控界面交互設(shè)計(jì)方法，通過采集船舶航行信息，結(jié)合 AR 技術(shù)進(jìn)行三維圖像設(shè)計(jì)和展示，可以更好提高信息處理質(zhì)量，保證圖像處理效果，提高船舶航行安全性。

作者：王謹(jǐn) 單位：金陵科技學(xué)院