增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下基于視覺的高精度目標(biāo)跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是是一門新興的技術(shù)，在醫(yī)療、軍事、娛樂、教育、制造維修以及機(jī)器人導(dǎo)航等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的目標(biāo)是使用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬信息來增強(qiáng)用戶對(duì)真實(shí)世界的視覺感知。跟蹤注冊(cè)技術(shù)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，而基于視覺的跟蹤注冊(cè)技術(shù)一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的3D模型、2D紋理、標(biāo)簽等虛擬信息必須精確地投影到由便攜式攝像頭捕獲的視頻流中。為了達(dá)到這個(gè)目的，我們必須精確定位當(dāng)前視頻幀對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)的姿態(tài)，然后確定虛擬物

2、體在真實(shí)世界中的位置。目前，比較成熟的視覺跟蹤注冊(cè)技術(shù)是基于標(biāo)志點(diǎn)的跟蹤注冊(cè)技術(shù)，即通過在真實(shí)場(chǎng)景中放置人工標(biāo)志點(diǎn)來達(dá)到跟蹤注冊(cè)的目的。由于這種方法需要事先放置人工標(biāo)志點(diǎn)，所以限制了其在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用。所以開發(fā)一套能夠適用于復(fù)雜環(huán)境的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
　　 本文研究了國外的研究現(xiàn)狀，提出了一種基于圖像自然特征的跟蹤注冊(cè)技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了一套適用于復(fù)雜環(huán)境的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。本文算法分為兩個(gè)階段，離線處理階段和在線處理

3、階段：
　　 (1)離線處理階段：對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行圖像采集，得到一系列參考圖像。利用sIJRF算法提取參考圖像特征，然后利用特征匹配技術(shù)得到圖像匹配對(duì)，最后利用光束平差法對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行三維重建并求取參考圖像對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)參數(shù)。
　　 (2)在線處理階段：首先利用SURF算法提取當(dāng)前幀的圖像特征，利用提取的圖像特征與參考圖像進(jìn)行匹配，并根據(jù)離線階段構(gòu)造的場(chǎng)景三維模型得到特征點(diǎn)2D到3D的對(duì)應(yīng)關(guān)系，最后利用這些對(duì)應(yīng)關(guān)系即可求取當(dāng)