基于標(biāo)識(shí)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究.pdf

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality，簡稱AR)是虛擬現(xiàn)實(shí)與真實(shí)環(huán)境相結(jié)合的產(chǎn)物，它利用已知的真實(shí)環(huán)境中的信息進(jìn)行三維注冊(cè)，然后將計(jì)算機(jī)生成的虛擬信息融合到真實(shí)的環(huán)境中，用顯示設(shè)備將虛實(shí)融合后的效果顯示出來，以達(dá)到加深用戶對(duì)真實(shí)世界的認(rèn)識(shí)的目的。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)擁有廣泛的應(yīng)用前景，而且目前已有相當(dāng)多的用戶擁有PC機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)攝像頭，這已滿足桌面AR系統(tǒng)的基本要求。而基于標(biāo)識(shí)的跟蹤技術(shù)注冊(cè)精度較高，不需要復(fù)雜的硬件跟蹤設(shè)備，同時(shí)標(biāo)識(shí)物的

2、獲取極為容易。因此基于標(biāo)識(shí)的AR系統(tǒng)研究就具備了一定的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文的研究目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于標(biāo)識(shí)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。根據(jù)基于標(biāo)識(shí)的AR系統(tǒng)的特點(diǎn)，本文利用ARToolKit、OpenCV等開源軟件庫進(jìn)行基于標(biāo)識(shí)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的二次開發(fā)，使用ARToolKit標(biāo)記作為本文實(shí)驗(yàn)的標(biāo)記塊，利用手指交互作為本文AR系統(tǒng)的交互手段。具體包括以下三方面的工作：
　　 1．通過對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的概念、主要應(yīng)用、研究現(xiàn)狀的研究，總結(jié)了增強(qiáng)

3、現(xiàn)實(shí)中的三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，分析了各種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。并且指出基于標(biāo)識(shí)的跟蹤注冊(cè)技術(shù)具備標(biāo)識(shí)識(shí)別率高，攜帶性強(qiáng)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，適合目前的AR應(yīng)用開發(fā)。
　　 2．介紹了基于標(biāo)識(shí)的跟蹤注冊(cè)技術(shù)的主要原理以及目前四種較為常用的AR標(biāo)記系統(tǒng)。本文選擇了ARToolKit作為基于標(biāo)識(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要研究對(duì)象。介紹了ARToolKit開發(fā)庫的特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)以及主要模塊，并深入研究其注冊(cè)模塊，包括標(biāo)記物的識(shí)別以及各個(gè)坐標(biāo)系的矩陣轉(zhuǎn)換。針對(duì)ARTo

4、olKit注冊(cè)模塊中的缺陷——容易產(chǎn)生位姿歧義(pose ambiguity)的現(xiàn)象，結(jié)合Gerald Schweighofer提出的位姿估計(jì)算法以及快速全局位姿估計(jì)算法，對(duì)ARToolKit注冊(cè)模塊進(jìn)行了改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的ARToolKit模塊有效的降低了位姿歧義的現(xiàn)象，增強(qiáng)了注冊(cè)的魯棒性。
　　 3．開發(fā)了一款簡單的基于標(biāo)識(shí)的手指交互系統(tǒng)。使用ARToolKit標(biāo)記作為該系統(tǒng)跟蹤注冊(cè)的標(biāo)記塊，并且利用ARToolK