基于剛體目標(biāo)的虛實(shí)配準(zhǔn)方法研究.pdf

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality 簡(jiǎn)稱(chēng)AR)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要分支，有著廣泛的應(yīng)用前景。它將計(jì)算機(jī)生成的虛擬場(chǎng)景、提示信息等實(shí)時(shí)精確的疊加到用戶(hù)所觀(guān)察到的真實(shí)世界場(chǎng)景中，使得虛擬物體從感官上成為真實(shí)環(huán)境的組成部分從而增強(qiáng)用戶(hù)對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的感知能力和與現(xiàn)實(shí)世界的交互能力。
　　 虛實(shí)配準(zhǔn)實(shí)際上是指系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)精確的計(jì)算目標(biāo)(攝像機(jī))相對(duì)于真實(shí)世界的位置和姿態(tài)，以便將虛擬場(chǎng)景正確的放置到它應(yīng)處的位置。因此虛實(shí)

2、配準(zhǔn)是任何增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本文針對(duì)當(dāng)前基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的虛實(shí)配準(zhǔn)技術(shù)研究現(xiàn)狀，圍繞基于粒子濾波和自然特征匹配的虛實(shí)配準(zhǔn)及其改進(jìn)方法等技術(shù)內(nèi)容展開(kāi)研究與實(shí)踐，目標(biāo)旨在提高增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可用性的同時(shí)最大限度保證配準(zhǔn)精度和系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。
　　 本文的主要研究工作如下：
　　 (1)基于粒子濾波的虛實(shí)配準(zhǔn)方法研究與實(shí)現(xiàn)
　　 利用改進(jìn)的SIFT算法完成特征點(diǎn)提取與匹配，內(nèi)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)法完成權(quán)值計(jì)算，最后利用粒子加權(quán)

3、和得到攝像機(jī)位姿完成虛實(shí)配準(zhǔn)。該方法避免了基于標(biāo)識(shí)的配準(zhǔn)方法的局限性，提高了在光照變化、用戶(hù)視點(diǎn)和視角變化、抖動(dòng)等情況下配準(zhǔn)的魯棒性。
　　 (2)基于改進(jìn)粒子濾波的虛實(shí)配準(zhǔn)方法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　 針對(duì)當(dāng)前在快速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在的配準(zhǔn)失效以及配準(zhǔn)過(guò)程中精度不高問(wèn)題，分別利用自適應(yīng)和模擬退火算法改進(jìn)了粒子濾波算法，提高了算法在快速運(yùn)動(dòng)情況下的穩(wěn)定性和健壯性。
　　 (3)基于SLAM技術(shù)的虛實(shí)配準(zhǔn)方法研究