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增强现实是一种将虚拟信息叠加在真实环境中，使虚实融为一体的计算机视觉技术，可以给人以超现实的感官体验。虚拟家居是指将增强现实技术应用于家居生活领域，通过在用户房间叠加3D虚拟家具模型，并进行摆放操作，使用户真实感受家具在房间的布置效果，从而提高家居装修的沉浸感、交互性和实时性。随着智能手机计算处理能力的飞速发展，增强现实技术中图形处理的运算需求可以逐步得到满足；同时，智能手机在便携性和人机交互方面具有明显优势。本文主要研究无标志物未知环境下相机实时姿态估计，实现虚拟家具与真实场景融合，并在智能手机上开发了一套基于无标志物虚拟家居增强现实系统。本文的主要研究内容如下：1、对增强现实技术的研究背景、应用领域、国内外发展现状以及实现方法进行调研，简要介绍了基于标志物和基于无标志物的增强现实系统。2、基于标志物的增强现实系统关键技术研究，包括特征检测、特征匹配、相机的透视投影以及相机外参数矩阵计算；采用高通AR开发包QCAR在Android智能手机上开发基于标志物的虚拟家居增强现实系统。3、基于无标志物的增强现实系统初始化模块研究，使用FAST角点检测和局部窗口匹配法计算特征匹配点对集合，根据五点算法计算相机姿态，对匹配点进行三角测量建立初始3D地图点，由地图点估计显著平面。在Android智能手机上完成系统初始化阶段。4、虚拟家具实时渲染研究，使用地图跟踪和地图扩展并行处理的策略，完成相机姿态的实时追踪。根据实时相机姿态，在Android平台下，使用OpenGL ES图形渲染工具将3ds Max软件建立的虚拟家具模型实时显示在手机屏幕。5、基于无标志物的虚拟家居增强现实系统设计与实现，在Android平台下采用jni(Java Native Interface)方法进行软件开发，并分析实验数据和软件运行效果。