基于基本矩阵的AR注册方法精度分析研究

摘要

增强现实(AugmentedReality，简称AR)是在虚拟现实(VirtualReality，简称VR)基础上发展起来的一种新技术。它是把计算机产生的虚拟物体或其它相关信息按设计要求准确地叠加到真实场景中，实现对现实信息的“增强”，呈现给用户一个视觉效果真实的新环境。因此，如何将计算机生成的虚拟物体在真实场景中准确定位就成为增强现实系统中的关健问题，也即我们所说的AR注册。通常，AR系统中的注册是通过在场景中设置人工标志物来实现的，由于这种方法要求在每个场景中必须放一个人工标志物，所以这种方法的应用有相当的局限性。因此，研究在无人工标志物的情况下实现注册成为近年来注册技术研究的热点。最近，提出了一种基于基本矩阵的AR注册算法，它运用对极几何中基本矩阵的理论和方法，对场景中的自然特征点进行跟踪注册，不需要辅助的定位器材，也不需要人工标志物，易于执行，且能应用于较为复杂的环境中，具有较强的实用性。但实验表明，这种注册方法产生的误差较大，很难满足AR的视觉一致性要求，因此，有必要研究这种注册方法的精度问题，找出影响这种AR系统注册精度的因素，并研究相应的补偿措施以减小注册过程中的误差，对AR系统的应用具有实际意义。 本文探讨了这种基于基本矩阵的AR注册算法原理，并通过实验证明了这种方法的可行性。继而，分析了影响整个AR系统注册精度的因素，为了定量地分析这些因素对AR注册精度的影响，作者采用了一组模拟数据进行了仿真实验说明。在此基础上，提出了一些改进注册精度的措施，包括采用非线性的相机模型、提高匹配点的提取精度以及研究求解基本矩阵的高精度算法等。实验证明，这些措施的采用能在一定程度上提高原AR系统的注册精度。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

第二章AR注册方法的理论基础

第三章AR注册中的特征点提取与匹配

第四章基于基本矩阵的AR注册方法及其精度分析

第五章AR系统注册精度改进

第六章结论与展望

参考文献

作者在攻读学位期间发表的论文

致谢