移動增強現(xiàn)實中的圖像處理關鍵技術研究及應用.pdf

1、本文結合國家科技重大專項課題，研究移動增強現(xiàn)實中的圖像處理關鍵技術，同時研發(fā)一套可商用的移動增強現(xiàn)實應用系統(tǒng)，為移動增強現(xiàn)實應用的產(chǎn)業(yè)化進行大膽探索和實踐。本文研究的移動增強現(xiàn)實中的視頻和圖像處理關鍵技術，主要包括視覺搜索、目標的注冊與跟蹤、移動增強現(xiàn)實內(nèi)容展現(xiàn)以及相關的圖像壓縮等多個方面，通過這些關鍵技術的研究，針對移動增強現(xiàn)實應用場景，針對性地提出了一些創(chuàng)新性的解決方案，分別解決了移動增強現(xiàn)實應用中圖像搜索、圖像識別、圖像渲染等不同

2、環(huán)節(jié)中存在的一些問題。主要研究內(nèi)容簡介如下:
　　1.視覺搜索技術
　　針對現(xiàn)有移動增強現(xiàn)實中的視覺搜索技術查詢精度不高、碼流不能自適應等問題，提出了一套完整的內(nèi)存占用小、不同碼率特征搜索魯棒性強、易于分布式部署的移動視覺搜索解決方案。通過基于統(tǒng)計方法的融合多種影響圖像檢索性能的特征點選擇方法、簡單的描述子線性變換方法、以及基于區(qū)塊的位置點編碼方法，有效降低了局部特征碼流;通過使用基于Fisher向量的局部描述子聚合方法，有

3、效聚合局部特征并去除干擾信息，生成可快速進行距離計算的二進制緊湊型描述子，并采用DISTRACT算法來進行幾何校驗，對檢索結果進行二次過濾，使得整套系統(tǒng)性能在不同碼率的特征碼流中表現(xiàn)均比較穩(wěn)定，并結合快速線性查找方法實現(xiàn)了快速的視覺搜索，為移動增強現(xiàn)實系統(tǒng)的大規(guī)模部署提供了有力的條件。
　　2.注冊跟蹤技術
　　主要通過將特征匹配識別與特征跟蹤分為多線程并行計算，以及對傳統(tǒng)RANSAC算法進行幾何約束優(yōu)化，有效解決了現(xiàn)有基于

4、無標識注冊跟蹤的增強現(xiàn)實系統(tǒng)中的實時性問題。另一方面，通過在系統(tǒng)中加入特征跟蹤質量評估來實現(xiàn)兩個線程間狀態(tài)的切換，以及對單應矩陣進行有效性篩選等方法，使得系統(tǒng)在保證流暢性的同時，對目標旋轉、平移、縮放和部分遮擋情況下均可進行穩(wěn)定跟蹤。最后實現(xiàn)了一套可在移動終端側實時穩(wěn)定跟蹤的增強現(xiàn)實跟蹤注冊系統(tǒng)。
　　3.內(nèi)容渲染技術
　　以輕量高效為主要目標對移動增強現(xiàn)實內(nèi)容展現(xiàn)關鍵技術中涉及到的腳本解析、內(nèi)容加載和渲染方案進行選型，依據(jù)

5、大量測試結果對不同格式的增強內(nèi)容給出了相關配置建議，同時針對目前由于移動智能終端計算資源有限尚無法運行于移動增強現(xiàn)實應用中的景深、陰影的渲染算法進行了探索，在陰影渲染時利用哈希表的方法快速查找輪廓邊，同時基于Per-Object的思想進行陰影體構建，大幅減少了渲染的面元數(shù)目。
　　4.圖像壓縮技術
　　在標準JPEG編碼框架下:
　　實現(xiàn)了一種視覺無損圖像壓縮算法，其中首次引入有效且完備的圖像質量評價方法，動態(tài)調(diào)整質量

6、因子，在保證用戶視覺無感知的情況下，獲得了較高壓縮比;綜合考慮壓縮前后圖像的信噪比、邊緣和紋理等因素，構建客觀圖像質量評價模型，并利用質量因子及客觀圖像質量評分的先驗統(tǒng)計知識，大幅縮小需調(diào)整的質量因子動態(tài)范圍，并采用二分法快速調(diào)整質量因子，有效提高了系統(tǒng)運行效率。
　　在此基礎之上，將理論研究成果應用于工程實踐中，完成了移動增強現(xiàn)實業(yè)務系統(tǒng)架構設計，組織開發(fā)了增強現(xiàn)實業(yè)務應用平臺和移動智能終端側增強現(xiàn)實客戶端應用軟件，完成了一次有