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增强现实中跟踪注册算法研究

作　者: 石刚
导　师: 马小虎
学　校: 苏州大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 增强现实自适应阈值跟踪注册自然特征点户外应用
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 122次
引　用: 1次
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内容摘要

增强现实是将计算机生成的虚拟信息与真实世界的场景通过显示技术结合起来,为用户提供丰富的视觉服务和交互环境的一门新技术。与传统的虚拟现实不同,增强现实只是实现对现实环境的补充而不是完全替代现实环境,因而具有广泛的应用前景。本文研究工作主要集中于跟踪注册技术方面,主要研究内容如下:1.对增强现实的研究现状、发展方向以及应用领域等作了详细介绍,并分析了增强现实中关于跟踪注册的关键技术。2.首先,针对基于特殊标记的增强现实工作流程,分析开发过程中所涉及的计算机图像处理技术,包括图像的二值化、边缘提取等技术;其次,研究了基于特殊标记的匹配技术和自然特征点的匹配技术;最后介绍了计算机视觉中的透视变换、单应性矩阵以及图形开发技术。3.针对现有的增强现实开发包在跟踪注册方面的不足,提出了自适应提取标记的处理方法,提高了在复杂环境下标记的注册效率;针对标记部分遮挡跟踪失败的情况,提出稳定的标记跟踪策略,解决了在标记被部分遮挡下的跟踪问题;设计并实现基于多标记的增强现实系统,实验证明该系统能够适应户外复杂的环境,具有一定的抗干扰能力。4.提出了基于自然特征点的跟踪注册方法,采用SURF算法进行特征匹配并结合RANSAC的方法求出关键帧的单应性矩阵,从而能够进行稳定的虚实注册;使用KLT算法进行跟踪,在跟踪过程中对关键帧进行注册校正,实验表明本文算法能够准确地识别自然物,并对遮挡有一定的抵抗能力。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 研究背景与意义  9-11
  1.2 增强现实应用现状  11-12
  1.3 增强现实中跟踪注册研究现状  12-14
  1.4 论文的主要内容和组织结构  14-16
    1.4.1 研究目标与论文主要内容  14
    1.4.2 论文组织结构安排  14-16
第二章增强现实相关技术  16-29
  2.1 增强现实系统工作流程  16-17
  2.2 图像处理技术  17-22
    2.2.1 图像二值化  18-19
    2.2.2 边缘提取  19-21
    2.2.3 模板匹配  21
    2.2.4 特征匹配  21-22
  2.3 计算机视觉  22-27
    2.3.1 3D-2D 透视变换模型  23-25
    2.3.2 单应性矩阵  25-27
  2.4 虚拟信息生成  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章基于特殊标记的跟踪注册及户外应用研究  29-47
  3.1 增强现实开发包比较分析  29-30
  3.2 ARToolKit 工作原理  30-33
    3.2.1 ARToolKit 体系结构  31
    3.2.2 ARToolKit 坐标转换关系  31-33
  3.3 ARToolKit 在跟踪注册方面的不足  33-34
  3.4 跟踪注册算法改进  34-39
    3.4.1 复杂环境下虚实注册方法  34-36
    3.4.2 标记遮挡时跟踪策略  36-37
    3.4.3 实验结果分析  37-39
  3.5 户外跟踪注册应用研究  39-46
    3.5.1 户外应用系统设计  40-44
    3.5.2 户外应用系统实现  44-46
  3.6 本章小节  46-47
第四章基于自然特征点的跟踪注册算法研究  47-57
  4.1 引言  47-48
  4.2 相关知识  48-54
    4.2.1 基于自然特征点的匹配算法  48-52
    4.2.2 消除错误匹配点  52-53
    4.2.3 目标跟踪策略  53-54
  4.3 实验结果分析  54-56
  4.4 本章小结  56-57
第五章工作总结和展望  57-59
  5.1 工作总结  57
  5.2 工作展望  57-59
参考文献  59-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65-66
致谢  66-67

增强现实中跟踪注册算法研究

内容摘要

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