增强现实技术是一种实时计算摄影机影像位置及角度并且加上相应图像、视频、三维模型等信息的技术。它广泛应用于商务、医疗、娱乐、军事、工程制造等领域,在油田培训方面尚未应用。由于油田领域工作的复杂性和危险性,传统的培训方法难以让油田员工在短时间内了解设备的原理及操作过程,导致员工的误操作,造成严重后果。针对上述问题,本文将增强现实技术引入油田作业培训系统中,以直观、逼真的虚拟标签演示效果实现对员工的作业向导,提高员工培训的效率、减少危险情况的发生。研究内容分为三方面:1.研究单标识和多标识识别及虚拟物体的跟踪定位,并提出基于OTSU算法的图像阈值计算方法。首先对油田标识进行设计、解析、处理、匹配及注册,然后利用OTSU算法对获取到的视频帧序列进行预处理,计算合适的阈值,增加图像预处理过程中特征点提取的数量,实现实时可变的阈值,提高标识的识别效率,并减少光照对标识的影响,最后将设备原理及操作方法以文字、视频、三维动画等虚拟标签的形式定位,实现基于标识的虚拟信息作业向导。2.研究基于场景平面的虚拟物体追踪定位。首先通过手持设备的摄像头对真实空间画面进行检测,提取场景平面(如地面、桌面)的特征点,完成平面检测,生成虚拟平面;然后通过hit-test碰撞测试,选定虚拟物体在平面上的定位点,通过实时计算摄像头的位置及旋转信息,完成虚拟模型的定位追踪;最后通过光照估算,将虚拟物体与真实作业环境在亮度上进行融合,实现基于场景平面的虚拟信息作业向导。3.构建油库作业向导移动增强现实系统。利用Unity3D引擎、ARTool Kit和ARKit开发库构建增强现实原型系统,对于小型设备以标识为基准进行虚拟信息定位,大型设备以场景平面为基准定位。按照油库作业流程,对设备构造、操作原理、操作方法、操作步骤以音频、视频、虚拟模型、虚拟动画等信息进行展示,辅助员工对设备的理解。最终通过人机交互技术,完成对虚拟模型的拾取、移动及缩放操作,发布到移动端,实现油库作业向导移动增强现实原型系统。