基于OGRE引擎的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中虛實(shí)融合的研究.pdf

1、實(shí)現(xiàn)用戶與虛擬信息之間直接自然的交互是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的一個(gè)重要目標(biāo)。它也可以理解為是把虛擬信息融入到真實(shí)世界中，使人們?cè)谡鎸?shí)世界中就能感知到虛擬物體的存在。
　　本文的研究是在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，基于OGRE圖形引擎實(shí)現(xiàn)效果良好的虛實(shí)融合效果。Ogre3D扮演了專注于處理三維空間場(chǎng)景的角色，本文的重點(diǎn)是利用OGRE構(gòu)建完全背景透明化的三維場(chǎng)景，并利用3DSmax制作3D實(shí)體模型，導(dǎo)出為OGRE可用的.mesh格式的模型文件，實(shí)現(xiàn)只有該3D模

2、型前置可見(jiàn)，然后與視頻實(shí)時(shí)畫(huà)面進(jìn)行alpha混合，實(shí)現(xiàn)基本的虛實(shí)融合。
　　針對(duì)OGRE圖形引擎，實(shí)現(xiàn)對(duì)3D模型的控制，主要是利用鍵盤(pán)監(jiān)聽(tīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)與3D模型的簡(jiǎn)單交互行為，取消鼠標(biāo)監(jiān)聽(tīng)對(duì)本實(shí)驗(yàn)的干擾，完成對(duì)3D模型的基本動(dòng)作的映射，包括3D模型的放大縮小操作、旋轉(zhuǎn)、XYZ方向上的移動(dòng)、觸發(fā)人物3D模型骨骼動(dòng)畫(huà)。
　　三維注冊(cè)技術(shù)作為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)之一，它是把計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體等融合到用戶感知的真實(shí)世界中的一種技術(shù)。其中，

3、三維注冊(cè)的根本任務(wù)就是要確定虛擬模型在不同坐標(biāo)系中的坐標(biāo)關(guān)系，并實(shí)現(xiàn)該虛擬物體實(shí)時(shí)地顯示在正確的位置。由于本文的現(xiàn)實(shí)環(huán)境是由單目攝像機(jī)拍攝采集而成像，由于設(shè)備的原因，最終采用通過(guò)正確識(shí)別標(biāo)志特征的特征點(diǎn)后準(zhǔn)確定位其位置信息并保存成數(shù)字坐標(biāo)點(diǎn)，轉(zhuǎn)化成3D場(chǎng)景的世界坐標(biāo)，并將3D模型疊加到該場(chǎng)景中。
　　當(dāng)前，基于自然特征的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效率低，本文通過(guò)對(duì)比分別采用基于ORB和SURF兩種不同自然特征注冊(cè)方法的實(shí)時(shí)效果，分析針對(duì)實(shí)時(shí)場(chǎng)景視頻

4、幀的特征識(shí)別效率和定位準(zhǔn)確性，強(qiáng)調(diào)SURF算法的尺寸不變性對(duì)指定的標(biāo)志進(jìn)行特征提取和定位的重要性，有助于提高增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)確性和適應(yīng)性，但由于實(shí)時(shí)性要求，本文采用ORB算法，并指出了ORB算法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，這也將成為將來(lái)提高系統(tǒng)性能的研究方向之一。
　　實(shí)驗(yàn)的主要做法是提取視頻幀與基準(zhǔn)圖像中的ORB或者SURF特征點(diǎn)，然后使用漢明距離匹配，并利用RANSAC算法篩選得到最佳匹配點(diǎn)對(duì)，最后確定標(biāo)志特征的位置，結(jié)合3D場(chǎng)景的世界坐