增强现实中若干关键技术研究

摘要

增强现实技术是近年来研究的热点，它将计算机产生的虚拟物体和真实场景进行融合从而产生增强效果。增强现实在国外已经在军事、医疗、装配维修、娱乐和建筑等领域获得了良好的实际应用，而在国内尚属于起步阶段。因此本文就增强现实的关键技术进行研究具有重要意义。
　　 三维注册技术和虚拟物体生成技术是增强现实诸多关键技术中的其中两个。本文的目的就是在分析现有三维注册技术和虚拟物体生成技术的基础上，提出适用于实际应用场合的增强现实系统解决方案，同时搭建实验平台对新方法进行实践验证。
　　 本文分析了增强现实系统中虚拟物体生成的现有技术，提出了在保证基本模型逼真效果基础上侧重于满足建模速度要求的新方法，即通过识别矢量数据完成模型数据采集，进而生成虚拟物体的方法，详细描述了算法实现的关键步骤。
　　 三维注册技术是增强现实系统的核心技术，是决定增强现实系统性能优劣的关键。三维注册所要完成的任务是实时检测摄像头的位置和方向，根据这些信息确定虚拟物体在真实场景中的精确位置，进而通过虚实融合完成效果增强。本文在介绍了常用三维注册方法之后，指出了目前普遍采用的基于视觉与标识注册方法中存在的遮挡问题，并就此提出了基于纹理特征的三维注册方法，详细介绍了算法实现步骤并在健壮性、注册精度和响应速度上对之进行了验证。实验表明，该方法只在离线图像处理阶段使用一次已知标识就可以完成三维注册，并不需要保证实时注册阶段标识可见，大大提高增强现实系统的适用性。