基于标识的增强现实系统的研究分析(PDF 60页)

内容摘要
第 1章 绪论
1. 1 研究的背景与意义
增强现实(Augmented Reality，简称 AR)是将虚拟事物叠加到真实环境中从而实现虚实融
合效果，它是在虚拟现实(Virtual Reality，简称 VR)基础上发展起来的一种新兴技术，近年来
已经成为计算机视觉、计算机图形学等领域的一个研究热点。
增强现实技术的应用领域非常广泛，从博物馆展览、医疗上的远程手术、工业上的训练
指导等应用领域，到一些与人类生活更为接近的领域：如新闻、娱乐以及教育事业。美国巴
特尔研究所在一项研究报告中列出 10 个 2020 年最具战略意义的技术趋势，这些趋势将决定
着未来一个时期的社会发展特征，其中排名第 10 位的便是增强现实技术。因此增强现实技术
的研究就成为一个必然的趋势。
近年来随着计算机视觉、传感技术的飞速发展，为增强现实技术的发展提供了强有力的
技术支撑。增强现实技术具有虚实结合、实时交互以及三维注册的特点。三维注册所要完成
的任务是实时地检测出使用者头部的位置和视线方向，计算机根据这些信息确定所要添加的
虚拟信息在投影平面中的映射位置，并将这些信息实时显示在显示屏的正确位置 [1] 。无论是
实时交互还是虚实结合，它都需要虚拟物体能和现实场景具有一个良好的配准关系。三维注
册直接关系到一个增强现实系统的成功与否。因此三维注册就成为一个增强现实技术中至关
重要的技术。所以对增强现实中的三维注册算法的研究就显得更为重要。
一般而言，AR 系统或者是基于视觉跟踪，或者是基于传感器跟踪，或者是基于混合跟踪
注册方法。后两者均需要借助硬件跟踪设备来实现 AR 系统的跟踪与注册，而硬件跟踪设备
的价格相对比较昂贵，而基于视觉的增强现实系统对硬件要求比较低，不需要复杂的硬件跟
踪设备，因此它相较基于传感器的增强现实系统更具有广阔的市场需求。而在基于视觉的增
强现实中，基于标识的增强现实系统注册精度较高，成本较低，而且 AR 标识容易获取，易
于跟踪，方便携带，在 AR 发展中越来越重要。同时，PC 机以及网络摄像头的普及，已经满
足基于标识的 AR 系统的基本要求。这些使基于标识的 AR 系统成为推广 AR 应用的首选。
介于我国增强现实技术的起步较晚，而基于标识的增强现实系统具有比较重要的现实意
义，因此本课题的提出与研究就更具意义。
..............................