基于ARToolKit的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著圖形學(xué)理論的深入研究以及硬件技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹碓讲粷M足于僅僅單純的利用計(jì)算機(jī)來模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境了，他們希望得到更強(qiáng)的沉浸感、逼真感。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入無疑給人們帶來了全新的視覺感受，它將現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界完美結(jié)合并呈現(xiàn)在人們面前，為人們營(yíng)造了一個(gè)全新的交互環(huán)境，這種新的交互形式代表了下一代人機(jī)界面的發(fā)展方向。目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于醫(yī)療、建筑、軍事、娛樂、工業(yè)制造等多個(gè)領(lǐng)域，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的軟件也層出不窮，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)也越來越多

2、的被世界各國的高校及科研機(jī)構(gòu)所研究，成為一個(gè)重點(diǎn)的研究領(lǐng)域。
　　由于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)所涉及到的學(xué)科、領(lǐng)域錯(cuò)綜復(fù)雜，盡管其相關(guān)理論算法在初步改善和提高，但是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)的開發(fā)仍然具體有一定的難度。這主要包括平臺(tái)架構(gòu)的構(gòu)建、數(shù)據(jù)的組織、渲染的逼真度、場(chǎng)景文件的兼容性等等。此外，開發(fā)工具庫的選擇也是一個(gè)需要考慮的問題。
　　為了解決上述問題，簡(jiǎn)化增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)平臺(tái)的開發(fā)難度，本文從架構(gòu)、數(shù)據(jù)、渲染、應(yīng)用這四個(gè)主體方面來著手，以構(gòu)建高效

3、、逼真的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)平臺(tái)為目標(biāo)，以三維模型的數(shù)據(jù)組織和調(diào)度為支撐，以高沉浸感的虛實(shí)融合為手段，以實(shí)際的項(xiàng)目應(yīng)用為檢驗(yàn)，對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。論文的主要工作及研究成果如下：
　?。?）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)
　　本文以ARToolKit及OpenGL為平臺(tái)底層核心結(jié)構(gòu)，通過對(duì)ARToolKit的開發(fā)流程進(jìn)行詳細(xì)研究，提出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)的整體架構(gòu)，利用分層設(shè)計(jì)的原則簡(jiǎn)化平臺(tái)的整體框架，同時(shí)為平臺(tái)的后期功能的維

4、護(hù)提供便利。
　　（2）三維模型的數(shù)據(jù)組織和調(diào)度
　　為了方便場(chǎng)景的維護(hù)，本文引入了數(shù)據(jù)庫機(jī)制。通過數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)已有的特定場(chǎng)景，提高了場(chǎng)景文件的可重用性?；趬K的外存文件結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的更新算法的提出減少了場(chǎng)景文件的存儲(chǔ)空間。基于樹形索引和網(wǎng)格索引的混合索引結(jié)構(gòu)提高了數(shù)據(jù)的檢索能力，同時(shí)大大降低了平臺(tái)檢索模型數(shù)據(jù)的損耗。
　?。?）高沉浸感的虛實(shí)融合
　　本文結(jié)合Alpha通道技術(shù)及字符的疊加技術(shù)豐富了視頻顯示的效果