增强现实技术在移动终端中的应用研究——以地下管线的三维可视化为例

摘要

增强现实(Augmented Reality，AR)是虚拟现实(Virtual Reality，VR)领域的一个重要分支和研究热点，多数的增强现实系统都是采用头盔显示器来实现虚实场景的融合，利用高端计算机、跟踪定位设备与人机交互设备完成场景识别和现实增强的效果。这类增强现实系统一般都有造价昂贵、携带不便、信息不易共享、安全系数低等缺点，很难满足大众用户对增强现实系统的需求。因此，增强现实系统需要向便携、可移动、易操作等方向发展。在此种形势下基于移动终端的增强现实研究成为了热点中的热点。
　　增强现实技术就是将计算机生成的虚拟图像或其他信息有机地、实时地、动态地与用户所看到的真实环境进行融合的一种技术，与传统的虚拟现实不同，当观察者在真实场景中移动时，虚拟物体也相应地随之发生变化，就好像这些虚拟物体是真的存在于真实场景中一样，使得虚拟物体从感官上成为周围真实环境的组成部分。
　　将增强现实技术应用到移动 LBS领域，不仅能根据用户的位置变化动态地提供各种用户所需的空间信息，而且还可以将这种空间信息通过虚拟三维的方式动态的叠加在用户的视频信息上，增加了用户与系统的交互性，使得用户界面更加智能化，这是未来空间信息服务和移动定位服务相结合的一种新方式。
　　基于移动终端的户外增强现实技术的研究涉及到多个学科领域，也是当前虚拟现实领域的一个研究前沿和热点。户外增强现实系统的开发和应用是一项十分复杂的工作，具有相当的难度。
　　本论文提出了基于移动终端的户外增强现实系统的构建方案和技术路线，开发了电子罗盘与智能手机的软硬件接口和获取移动终端设备的GPS信息的软件接口，在多普达智能手机(P660)上开发了增强现实功能的软件，实现了虚拟图像和视频的叠加。

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1 绪论

1.1 综述

1.2 研究意义

1.3 技术简介

1.4 成果应用前景

2 基于移动终端的户外增强现实系统的关键技术

2.1 跟踪和定位技术

2 . 2 交 互 技 术

2.3 无线网络技术

3 基于 ARToolKit 的室内增强现实技术

3.1 ARToolKit 简介

3.2 摄像机的校准

3.3 三维建模

4 基于智能手机的增强现实系统设计

4.1 系统总体框架

4.2 系统硬件环境

4.3 系统软件环境

4.4 系统数据流

4.5 系统主要功能

5 基于智能手机的户外增强现实系统

5.1 Windows Mobile 软件环境的搭建

5.2 系统的建立

5.3 系统运行展示

6 总结

参考文献

致谢

附录