基于手持設備的增強現(xiàn)實技術研究與應用.pdf

1、增強現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱AR）技術將計算機生成的信息同真實世界的場景進行融合，在三維空間中實現(xiàn)二者位置的“對齊”，并且具有實時交互的特點。AR在軍事、醫(yī)療、教育、文化以及娛樂等領域具有廣泛的應用前景。隨著移動技術的發(fā)展和普及，具有體積小、攜帶方便、功耗低等特點的手持設備（智能手機、PDA等）已經(jīng)成為AR系統(tǒng)良好的實現(xiàn)平臺。因此，研究基于手持設備的增強現(xiàn)實技術具有重要的理論意義和實用價值。 跟蹤注冊是AR

2、的關鍵技術之一。本文以Symbian OS智能手機作為AR系統(tǒng)的實現(xiàn)平臺，研究手持設備上的基于視覺標記的跟蹤注冊技術，通過預先在場景中設置標記，計算手機內(nèi)置攝像頭相對于標記的姿態(tài)（位置和方向），將虛擬物體準確地注冊到標記上，達到虛實融合的目的。論文的創(chuàng)新成果有： 1、研究快速標記角點檢測算法。標記的角點檢測是標記識別以及攝像頭姿態(tài)計算的首要步驟。論文研究了目前常用的標記角點檢測算法，分析它們的算法性能，提出了一種利用區(qū)域生長檢測

3、標記角點的方法，實驗表明與目前常用的標記角點檢測算法相比，本文方法具有快速準確的特點，適合計算性能較低的手持設備。 2、解決因手持設備隨用戶手部無意識抖動引起跟蹤注冊實時性降低的問題。使用AR系統(tǒng)的平臺設備時，當用戶手部存在抖動情況時，攝像頭姿態(tài)改變較小，若仍采用逐幀檢測跟蹤法，對計算性能較低的手持設備而言，則會降低跟蹤注冊的實時性。本文建立的基于窗口的攝像機姿態(tài)估計方法，解決了因手持設備抖動降低跟蹤注冊實時性的問題。本文通過大

4、量的實驗表明，通過設置大小合適的窗口，可以明顯提高跟蹤注冊的實時性能。 3、研究手持設備上三維模型的繪制。設計實現(xiàn)三維模型數(shù)據(jù)解析器，將通用建模軟件設計的三維模型轉(zhuǎn)換成適合于手持設備渲染的模型數(shù)據(jù)格式，實現(xiàn)了三維模型的復用，提高了AR系統(tǒng)的開發(fā)效率。 4、設計實現(xiàn)了Symbian OS智能手機上的AR游戲-Bear Hitting?；诒疚牡难芯砍晒?，設計實現(xiàn)了智能手機Nokia6120c上的AR游戲。由于鍵盤操作會引起