【摘 要】
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增强现实技术作为虚拟现实的拓展技术,在最近十几年里已经得到了飞速发展,并在各个领域显现出强大的应用价值,广泛应用于工业、产品展示、医疗研究、军事、教育等领域,成为虚
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增强现实技术作为虚拟现实的拓展技术,在最近十几年里已经得到了飞速发展,并在各个领域显现出强大的应用价值,广泛应用于工业、产品展示、医疗研究、军事、教育等领域,成为虚拟现实技术领域的一个研究热点。而三维注册技术是增强现实的关键技术之一,它决定了增强现实系统的虚实融合效果。通过对增强现实中基于视觉的主要三维注册方法的实现原理进行重点研究分析,本文主要完成了以下两方面的工作。1.提出一种室内无标志增强现实系统的解决方案。在基于视觉的三维注册方法中,以基于人工标志的方法为例,分析了三维注册的实现原理,给出各个环节的数据输入和输出,据此提出一种基于自然特征的注册方法:使用特征检测技术获得特征点坐标,作为光流跟踪的输入数据,由光流跟踪获得宽基线条件下两帧图像的匹配关系后,对特征点进行三维重建获得对应空间点,利用几何约束获得共面点建立局部坐标系作为参考坐标系,然后计算当前帧的摄像机外参数,最终实现对真实场景的增强效果。2.系统设计实现及优化改进。按照上述方案实现了无标志的增强现实原型系统。针对特征检测算法的特征定位不准的问题,采用亚像素定位方法对其进行改进,保证了跟踪输入数据的精确性;针对系统跟踪过程中的相似性错误跟踪和误差累积现象,提出一种结合特征检测技术逐帧校正跟踪结果的跟踪策略,从而提高了系统的注册精度,同时该策略也扩展了摄像头的活动范围。最后,分别从实时性、精确性和鲁棒性三个方面对系统进行了评测。原型系统是在Windows XP平台上,使用Visual C++结合OpenCV和OpenGL进行了开发实现。实验结果表明,该系统方案在各性能指标上基本满足实际应用需求。
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