基于濾波估計(jì)的虛實(shí)配準(zhǔn)算法研究.pdf

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一門(mén)新興的前沿技術(shù)，作為虛擬現(xiàn)實(shí)的一個(gè)重要分支，又有著虛擬現(xiàn)實(shí)無(wú)法比擬的特點(diǎn)及其優(yōu)越性。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)生成所需要的虛擬物體或者有用的提示信息，實(shí)時(shí)的疊加到攝像機(jī)所觀察到的真實(shí)場(chǎng)景（也就是人眼所能直接感觀到的現(xiàn)實(shí)世界）中，從而大大提高人們對(duì)真實(shí)世界的認(rèn)知能力，使人們從真實(shí)世界中獲取更加豐富的信息。還可以提供交互能力，幫助人們更好的對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行操作。
　　 虛實(shí)配準(zhǔn)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)之一，虛擬物體在真實(shí)場(chǎng)

2、景中的準(zhǔn)確疊加，直接影響著整個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可用性與穩(wěn)定性。利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論及其數(shù)字圖像處理算法進(jìn)行虛實(shí)配準(zhǔn)的是本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文正是使用此種方式研究多種濾波技術(shù)，針對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)使用中可能面對(duì)的未知情況，進(jìn)行攝像機(jī)位姿的估計(jì)與矯正，盡可能高的提高虛實(shí)配準(zhǔn)的精度，使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)盡可能好的適應(yīng)多變情況下的應(yīng)用，提高適用性與穩(wěn)定性。
　　 本文所進(jìn)行的研究工作與實(shí)踐主要如下：
　　 （1）基于卡爾曼濾波技術(shù)的虛實(shí)配準(zhǔn)算法

3、的研究
　　 將卡爾曼濾波技術(shù)應(yīng)用到虛實(shí)配準(zhǔn)的算法設(shè)計(jì)中。這種方法根據(jù)場(chǎng)景標(biāo)識(shí)塊的識(shí)別情況，適時(shí)的改用不同的特征點(diǎn)提取與匹配方法，針對(duì)標(biāo)識(shí)塊被部分遮擋的情況，利用卡爾曼濾波器矯正攝像機(jī)位姿，彌補(bǔ)一般增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)必須完全檢測(cè)到標(biāo)識(shí)塊才能正確疊加虛擬物體的缺陷，解決穩(wěn)定場(chǎng)景下標(biāo)識(shí)遮擋問(wèn)題。
　　 （2）基于無(wú)軌卡爾曼濾波技術(shù)的三維場(chǎng)景重建虛實(shí)配準(zhǔn)算法研究
　　 為了擺脫增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對(duì)人為標(biāo)識(shí)的過(guò)分依賴，以及攝像機(jī)移動(dòng)

4、范圍較大，考慮到場(chǎng)景中固定不變的自然特征，研究基于無(wú)軌卡爾曼濾波的SLAM技術(shù)，對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行三維重建。利用構(gòu)建好三維位置的自然特征進(jìn)行攝像機(jī)位姿的計(jì)算與運(yùn)動(dòng)規(guī)律的估計(jì)，擺脫對(duì)人為標(biāo)識(shí)的嚴(yán)重依賴，為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在場(chǎng)景變換的情況下應(yīng)用提供一種很好的解決方案。
　　 （3）改進(jìn)的無(wú)軌卡爾曼濾波技術(shù)的三維場(chǎng)景重建虛實(shí)配準(zhǔn)算法研究
　　 對(duì)在使用基于無(wú)軌卡爾曼濾波SLAM技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)景重構(gòu)時(shí)，當(dāng)攝像機(jī)快速移動(dòng)，會(huì)使采集的圖像二維特征不