带压作业操作复杂、施工风险高,因此石油企业需要培训大量专业技术人员来实现稳产、增产的目的。然而传统的培训方法受工况条件约束而培训效率低下。此外,油田现场施工对技术人员的能力要求很高,无法接纳新手开展实训。考虑以上问题,本文设计并实现了基于混合现实技术的带压作业图形系统。主要研究内容如下:1.研究基于分层置信传播（Hierarchical Belief Propagation,HBP）的立体匹配算法。立体匹配算法是获取图像视差图,进而计算图像深度值的关键步骤。针对HBP算法计算视差图的时间随迭代上限次数的增加而线性增长的问题,分析了图像像素结点的消息更新规则,并发现部分结点在迭代一定次数后停止更新消息。为此本文对HBP算法进行优化,引入对每个结点的消息收敛性判断,提前终止已收敛结点的计算。为了降低消息收敛性判断对计算结果精度的影响,本文使用左右视差图一致性检测,提高视差图结果精度。实验证明,使用本文算法获取视差图在结果精度和时间性能上相比HBP算法得到了显著提升。该算法将用来获取下文混合现实环境下空间交互的手势深度图像。2.混合现实环境下的空间交互。针对使用外设如数据手套进行手势交互,成本花费大的问题,本文提出一种新的基于图像处理的手势交互方法。首先使用肤色模型对手势区域进行初步分割,并基于深度图像对粗分割得到的手势区域进行精确分割;然后为了能够准确获取手指弯曲时的手势内部轮廓,本文提出基于图像深度值提取手势轮廓的方法,并进一步针对手势轮廓使用曲率法定位手指指尖位置;最后通过判断指尖与虚拟模型在二维坐标下的位置关系,利用2D碰撞检测触发三维界面上的命令按钮,最终实现指尖与三维界面的交互功能。3.带压作业图形系统的设计与实现。基于混合现实环境下的空间交互,本文设计并实现了带压作业图形系统。该系统主要完成虚拟场景模块、系统通讯模块、油管起下模块等功能。虚拟场景模块需按照设备的真实形状和纹理特征建立逼真的三维模型,是实现虚拟可视化的基础;系统通信模块负责主控软件与图形软件间的通讯,确保两者能实时互传设备状态数据;油管起下模块根据不同的带压工艺,以三维动画形式展现各种作业工具的工作原理和设备动作。与传统带压作业仿真系统相比,本系统允许操作人员控制实体带压操作台,获取真实的力觉反馈并且在无手持设备的辅助下,与虚拟场景进行交互。将该系统应用到带压作业培训中,能解决传统培训受客观因素限制的问题;在保证技术人员安全的同时,提高培训效率;为初级技术人员提供更多学习机会。