【摘 要】
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近年来,增强现实技术的应用前景广阔。随着计算机图形学的理论发展,虚实融合的效果越来越逼真、多样。作为增强现实的核心技术,三维跟踪注册技术、融合成像技术、人机交互技
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近年来,增强现实技术的应用前景广阔。随着计算机图形学的理论发展,虚实融合的效果越来越逼真、多样。作为增强现实的核心技术,三维跟踪注册技术、融合成像技术、人机交互技术受到了学者们的广泛关注,其中跟踪注册技术的性能直接决定了系统最终呈现效果。由于成本低、易用性好,基于计算机视觉的跟踪注册技术一直是增强现实领域研究的热点。本文针对增强现实技术中的图像特征匹配技术、跟踪注册技术和虚实融合成像技术展开研究。具体工作如下:(1)提出了一种基于圆形模板优化的快速特征点提取和描述算子。传统的图像特征匹配算法无法满足增强现实系统的实时性和准确性要求,虽然ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF,简称ORB)算法在速度和精度上都具有良好的性能,但仍有很大的提升空间。因此,引入圆形模板剔除特征提取的伪角点,减少特征点冗余,提高二进制描述和匹配速度,降低误配率。(2)提出一种基于逆向组合算法的网格目标跟踪方法(Inverse CompositionSubgridding Motion,简称IC-SM)。传统跟踪方法是通过全局像素点判别的跟踪,其计算效率低,且在复杂环境下稳定性差。在跟踪时将图像特征点附近的区域拆分成多个子网络,从中选择高梯度的网格进行局部跟踪。实验证明基于改进ORB算法的特征匹配结合IC-SM算法的目标跟踪方法在跟踪成功率、跟踪准确率和速度上均有显著提升。(3)实现多模式虚实融合跟踪效果。基于改进ORB与IC-SM算法的目标跟踪结果,结合利用单应性矩阵求解的摄像机外参,进行注册定位。将离线状态下渲染的虚拟模型通过Shader Lab进行多模式显示处理,并与当前帧下的视频数据融合。设计操作界面,通过外接鼠标实现交互,提供了一种灵活、多样的融合显示模式。
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