基于手持設(shè)備的增強現(xiàn)實技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、增強現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱AR）技術(shù)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(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著移動技術(shù)的發(fā)展和普及，具有體積小、攜帶方便、功耗低等特點的手持設(shè)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(shè)備的增強現(xiàn)實技術(shù)具有重要的理論意義和實用價值。 跟蹤注冊是AR

2、的關(guān)鍵技術(shù)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(shè)備上的基于視覺標記的跟蹤注冊技術(shù)，通過預(yù)先在場景中設(shè)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(shè)備。 2、解決因手持設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備上三維模型的繪制。設(shè)計實現(xiàn)三維模型數(shù)據(jù)解析器，將通用建模軟件設(shè)計的三維模型轉(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)計實現(xiàn)了Symbian OS智能手機上的AR游戲-Bear Hitting。基于本文的研究成果，設(shè)計實現(xiàn)了智能手機Nokia6120c上的AR游戲。由于鍵盤操作會引起