基于手持設(shè)備的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR）技術(shù)將計(jì)算機(jī)生成的信息同真實(shí)世界的場(chǎng)景進(jìn)行融合，在三維空間中實(shí)現(xiàn)二者位置的“對(duì)齊”，并且具有實(shí)時(shí)交互的特點(diǎn)。AR在軍事、醫(yī)療、教育、文化以及娛樂等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展和普及，具有體積小、攜帶方便、功耗低等特點(diǎn)的手持設(shè)備（智能手機(jī)、PDA等）已經(jīng)成為AR系統(tǒng)良好的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)。因此，研究基于手持設(shè)備的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 跟蹤注冊(cè)是AR

2、的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以Symbian OS智能手機(jī)作為AR系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，研究手持設(shè)備上的基于視覺標(biāo)記的跟蹤注冊(cè)技術(shù)，通過預(yù)先在場(chǎng)景中設(shè)置標(biāo)記，計(jì)算手機(jī)內(nèi)置攝像頭相對(duì)于標(biāo)記的姿態(tài)（位置和方向），將虛擬物體準(zhǔn)確地注冊(cè)到標(biāo)記上，達(dá)到虛實(shí)融合的目的。論文的創(chuàng)新成果有： 1、研究快速標(biāo)記角點(diǎn)檢測(cè)算法。標(biāo)記的角點(diǎn)檢測(cè)是標(biāo)記識(shí)別以及攝像頭姿態(tài)計(jì)算的首要步驟。論文研究了目前常用的標(biāo)記角點(diǎn)檢測(cè)算法，分析它們的算法性能，提出了一種利用區(qū)域生長(zhǎng)檢測(cè)

3、標(biāo)記角點(diǎn)的方法，實(shí)驗(yàn)表明與目前常用的標(biāo)記角點(diǎn)檢測(cè)算法相比，本文方法具有快速準(zhǔn)確的特點(diǎn)，適合計(jì)算性能較低的手持設(shè)備。 2、解決因手持設(shè)備隨用戶手部無意識(shí)抖動(dòng)引起跟蹤注冊(cè)實(shí)時(shí)性降低的問題。使用AR系統(tǒng)的平臺(tái)設(shè)備時(shí)，當(dāng)用戶手部存在抖動(dòng)情況時(shí)，攝像頭姿態(tài)改變較小，若仍采用逐幀檢測(cè)跟蹤法，對(duì)計(jì)算性能較低的手持設(shè)備而言，則會(huì)降低跟蹤注冊(cè)的實(shí)時(shí)性。本文建立的基于窗口的攝像機(jī)姿態(tài)估計(jì)方法，解決了因手持設(shè)備抖動(dòng)降低跟蹤注冊(cè)實(shí)時(shí)性的問題。本文通過大

4、量的實(shí)驗(yàn)表明，通過設(shè)置大小合適的窗口，可以明顯提高跟蹤注冊(cè)的實(shí)時(shí)性能。 3、研究手持設(shè)備上三維模型的繪制。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三維模型數(shù)據(jù)解析器，將通用建模軟件設(shè)計(jì)的三維模型轉(zhuǎn)換成適合于手持設(shè)備渲染的模型數(shù)據(jù)格式，實(shí)現(xiàn)了三維模型的復(fù)用，提高了AR系統(tǒng)的開發(fā)效率。 4、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了Symbian OS智能手機(jī)上的AR游戲-Bear Hitting?；诒疚牡难芯砍晒?，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了智能手機(jī)Nokia6120c上的AR游戲。由于鍵盤操作會(huì)引起