基于移动增强现实的无标识注册技术研究

摘要

增强现实技术是一种新兴的人机交互技术，它是在虚拟现实的基础上发展起来的。与虚拟现实相比，增强现实旨在将虚拟信息与真实场景相结合，从而提升用户的视觉和感官体验。随着移动智能终端的不断发展，其计算性能的不断提升以及如内置摄像头、传感器等附加器件的不断丰富，移动增强现实正不断走进人们的视线。
　　在计算和存储能力方面，移动设备是无法与PC设备相比的。因此需要针对移动设备的计算和存储能力选择合适的算法应用到移动增强现实系统中。三维注册技术是实现增强现实的关键技术之一。因此如何在保证算法具有一定的准确度的同时提高算法的计算速度、减小计算量就成为了这一领域的研究重点。本文主要针对现阶段三维注册中存在的具体问题，提出一种适用在移动设备中的无标识图像注册方法。
　　该方法主要对自然特征点的检测、特征描述以及特征匹配三部分进行改进。针对特征检测阶段，本文在BRISK算法的特征检测部分基础上提出一种增强型算法E-BRISK，该算法在特征检测阶段对尺度金字塔进行更丰富的构建。接着又在FREAK描述符的基础上提出一种基于手机加速度传感器的描述符MA-FREAK。该描述符利用传感器获取重力方向信息，使得特征点的方向信息描述更加全面，从而保证相似点的特征描述符具备更好的区分度。最后又针对本文的二进制描述符提出基于MA-FREAK描述符的特征匹配方法，该方法利用本文描述符的特点，对具有轮廓信息的描述符进行优先匹配，减少特征匹配的计算量，在保持良好的匹配精度基础上，提升特征匹配的速度。
　　实验表明，本文的算法使三维注册保持良好实时性的同时，在鲁棒性上也得以提升。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要工作和结构安排

第2章 移动增强现实相关技术及理论

2．1 移动增强现实系统工作流程

2．2 无标识图像识别技术

2．2．1 特征点检测

2．2．2 特征点描述

2．2．3 特征点匹配

2．3 摄像机标定技术

2．4 虚实融合技术

2．5 本章小结

第3章 基于移动增强现实的特征提取和描述方法

3．1 E-BRISK特征检测算法

3．1．1 BRISK算法特征检测阶段原理

3．1．2 E-BRISK特征检测

3．2 MA-FREAK描述符

3．2．1 FREAK特征描述符原理

3．2．2 MA-FREAK描述符

3．3 实验结果与分析

3．3．1 E-BRISK检测结果分析

3．3．2 MA-FREAK描述符效率分析

3．4 本章小结

第4章 移动增强现实中的特征匹配与注册

4．1 基于MA-FREAK描述符的特征匹配方法

4．2 消除误匹配点

4．3 位姿计算

4．4 实验与结果分析

4．4．1 MA-FREAK描述符鲁棒性分析

4．4．2 基于MA-FREAK描述符的匹配算法效率分析

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢