增強現(xiàn)實中基于視覺的三維注冊技術(shù)研究.pdf

1、增強現(xiàn)實技術(shù)作為虛擬現(xiàn)實的拓展技術(shù)，在最近十幾年里已經(jīng)得到了飛速發(fā)展，并在各個領(lǐng)域顯現(xiàn)出強大的應(yīng)用價值，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、產(chǎn)品展示、醫(yī)療研究、軍事、教育等領(lǐng)域，成為虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域的一個研究熱點。而三維注冊技術(shù)是增強現(xiàn)實的關(guān)鍵技術(shù)之一，它決定了增強現(xiàn)實系統(tǒng)的虛實融合效果。
　　通過對增強現(xiàn)實中基于視覺的主要三維注冊方法的實現(xiàn)原理進(jìn)行重點研究分析，本文主要完成了以下兩方面的工作。
　　1.提出一種室內(nèi)無標(biāo)志增強現(xiàn)實系統(tǒng)的解決方案

2、。
　　在基于視覺的三維注冊方法中，以基于人工標(biāo)志的方法為例，分析了三維注冊的實現(xiàn)原理，給出各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)輸入和輸出，據(jù)此提出一種基于自然特征的注冊方法：使用特征檢測技術(shù)獲得特征點坐標(biāo)，作為光流跟蹤的輸入數(shù)據(jù)，由光流跟蹤獲得寬基線條件下兩幀圖像的匹配關(guān)系后，對特征點進(jìn)行三維重建獲得對應(yīng)空間點，利用幾何約束獲得共面點建立局部坐標(biāo)系作為參考坐標(biāo)系，然后計算當(dāng)前幀的攝像機外參數(shù)，最終實現(xiàn)對真實場景的增強效果。
　　2.系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)

3、及優(yōu)化改進(jìn)。
　　按照上述方案實現(xiàn)了無標(biāo)志的增強現(xiàn)實原型系統(tǒng)。針對特征檢測算法的特征定位不準(zhǔn)的問題，采用亞像素定位方法對其進(jìn)行改進(jìn)，保證了跟蹤輸入數(shù)據(jù)的精確性；針對系統(tǒng)跟蹤過程中的相似性錯誤跟蹤和誤差累積現(xiàn)象，提出一種結(jié)合特征檢測技術(shù)逐幀校正跟蹤結(jié)果的跟蹤策略，從而提高了系統(tǒng)的注冊精度，同時該策略也擴展了攝像頭的活動范圍。最后，分別從實時性、精確性和魯棒性三個方面對系統(tǒng)進(jìn)行了評測。
　　原型系統(tǒng)是在Windows XP平臺上