基于自然特征点的实时增强现实注册算法

提出了一种基于自然特征点的实时跟踪注册算法,并将其应用于增强现实系统。算法在已知场景的3D模型以及少量标定关键帧图像的基础上,选择与当前图像最为匹配的关键帧,利用基于关键帧的图像匹配方法实时获取摄像机的运动参数估计。算法采用合成中间图像的技术解决两图像特征点间的宽基线匹配问题,并应用扩展卡尔曼滤波器对参数估计结果进行平滑,以消除系统抖动现象。实验结果表明,算法鲁棒性强,注册精度高,能够有效地克服系统误差漂移。     

一种基于自然纹理特征的增强现实跟踪算法

给出了一种面向增强现实(augmented reality,AR)的基于自然纹理特征的实时跟踪算法,算法分为目标检测与跟踪两个过程.以真实场景中的目标物体的表面纹理图像作为模板,用基于朴素贝叶斯分类的宽基线匹配方法进行目标检测与方位参数估计;将分层L-K光流算法与鲁棒的IC算法结合,提出一种基于角点与纹理的混合跟踪算法,并用于其跟踪过程.实验结果表明,所提算法具有较好的实时性、准确性与鲁棒性,并解决了宽基线匹配算法在AR应用中出现的抖动现象.     

利用光流预测的增强现实系统注册方法

针对目前增强现实领域由于系统延时造成的注册误差问题，提出了采用彩色标志点的光流场估计运动参数预测图象位置，结合平面四点注册算法确定运动物体与摄像机间相对位姿的算法。并把该算法应用于以视频透射式头盔显示器为主的增强现实系统中。该系统结构简单、轻便、实用性强、易于实现。一般情况下只需四个平面标志物就可实现运动物体的三维跟踪注册；工作范围大，甚至可以应用到室外的增强现实系统中；数值求解过程是线性过程，误差小，可以满足增强现实系统高精度三维注册的要求。     

基于彩色标志点的增强现实注册算法研究

增强现实是一种以计算机产生的附加信息来增强用户的视野中的真实世界的技术。目前的增强现实系统中标志点跟踪注册技术是最为常用的。当前的标志点系统通常是采用灰度图形的标志点,系统的采集输入中的颜色信息全部浪费了。因此作者提出一种采用彩色标志点的跟踪算法,并建立了相应的四点高斯牛顿迭代注册系统。这样的跟踪注册系统避免了摄像机图像中的彩色信息的丢失,可以精确、高效的完成注册。经过实验,此算法可达到很好的精度,完全可以满足目前的增强现实应用的要求。     

一种稳健的空中目标跟踪方法

提出了一种稳健的空中目标跟踪方法.该方法基于MAD构遣了-种新的梯度特征相似度量算法,在梯度特征空间对目标进行匹配定位.为适应跟踪过程中目标的大小变化,利用自适应调整模板尺寸的方法在跟踪过程中调整目标模板大小,增强了对具有强机动特点的空中目标跟踪的稳定性.仿真结果表明,跟踪算法能够适应飞机在短期跟踪过程中由机动动作产生的快速形变,以及由形变带来的目标自身灰度上的剧烈变化和在长期跟踪过程中的大小变化,实现了对空中目标的稳定跟踪.     

基于局部亮度直方图特征的实时目标识别与跟踪

针对自寻的电视导引头实时跟踪需求及其硬件平台的限制,借鉴离线训练的思想,提出一种基于局部亮度直方图的二进制特征描述算子,利用该算子设计了基于差异度函数和索引值的两级特征匹配方法。算子的二进制特性使得特征匹配过程主要通过一系列二进制位运算完成,算法复杂度大大降低。实验表明,该算法实时性强,平均跟踪速度可达25 fps以上,运行过程中内存需求量小,并且对目标尺度变化、旋转、光照变化等具有较好的鲁棒性,满足了导引头实时目标识别与跟踪需求。     

增强现实电子沙盘中的大范围注册技术

针对基于特殊标志进行三维注册的增强现实电子沙盘在使用过程中由于使用者的大范围移动产生的三维注册问题,提出多尺寸标志综合定位的方法,该方法通过对特殊标志的设计实现大范围三维注册,不增加标志识别算法复杂度和任何硬件成本.介绍了多尺寸标志的尺寸范围计算方法和标志排布规律并给出相应的设计实例和实验结果.     

仿射变换在增强现实中的应用

增强现实是把计算机产生的虚拟物体或其它信息合成到用户看到的真实世界中的一种技术。实现虚拟信息与真实景象的正确匹配或有机结合是每个增强现实实用系统都必须完成的一项重要任务,它的具体实现依赖于计算机硬件和软件系统的相互配合及协调。本文在对基于位置跟踪和相机定标技术的传统虚实注册技术分析的基础上,讨论了仿射变换在增强现实中应用,并提出了在全局仿射坐标系下获取像素相对深度参数的一种策略。     

利用SIFT特征联合匹配的非刚体目标跟踪算法

为了解决非刚体目标跟踪过程中由目标形状快速变化带来的困难,提出了利用SIFT特征联合匹配的非刚体目标跟踪算法。首先分别提取目标模板和当前搜索区域的SIFT特征点;然后利用改进的联合匹配策略在目标模板和当前搜索区域之间进行特征匹配;最后根据匹配结果确定目标在当前帧的位置和尺度。改进的联合匹配策略在构建相似度矩阵时,不但利用了具有旋转和尺度不变性的SIFT特征向量,并且充分考虑了特征点的空间位置信息,有效提高了特征匹配的准确性。将这种改进的联合匹配策略成功地引入到SIFT匹配跟踪中,克服了传统SIFT匹配算法用于非刚体目标跟踪时的缺陷。实验结果表明,该算法对目标的非刚性形变、尺度变化以及背景干扰都具有较强的鲁棒性。     

基于当前统计模型的机动目标自适应强跟踪算法

在当前统计模型卡尔曼滤波算法的基础上,结合升半正态形模糊分布函数特性,提出了一种加速度方差两段函数自适应调整方法,该方法能自适应逼近目标真实机动并进行准确跟踪。给出了最大加速度自调整方法,克服了模型对目标最大加速度的依赖。引入强跟踪滤波算法,增强了模型对突发机动自适应跟踪的能力。理论分析和仿真结果表明,该算法提高了机动模型和系统模式的匹配程度,增强了系统对强机动目标的跟踪能力,并保持对弱机动和非机动目标良好的跟踪性能,且具有运算量小、跟踪精度高、易于工程化实现等优点。     

自适应跟踪算法在增强现实中的应用

介绍在增强现实应用中的一种改进跟踪算法——自适应跟踪算法。该算法根据平板图案的运动状态自动调整检测窗口参数,从而实现各种条件下对平板图案的较为稳定的跟踪。实验结果证明,在平板图案发生快速运动以及目标图案较小或者平板与摄像机平面偏角较大的情况下,该算法能在一定程度上保证跟踪的准确度和健壮性。     

增强现实电子沙盘及关键技术研究

通过对比分析在电子沙盘与实物沙盘上进行多人协同作业的过程,指出电子沙盘在交互性方面存在的问题,提出将增强现实技术应用于电子沙盘来实现多个使用者间的无缝交互和自然交流。文中描述了增强现实电子沙盘的组成结构、协同作业交互方式和需要研究的关键技术,最后介绍了在增强现实电子沙盘方面所作的一些初步研究工作。     

VR技术在力觉临场感遥控作业系统中的应用研究

目前虚拟现实（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ简称ＶＲ）技术应用到力觉临场感遥控作业系统,可以有效地解决系统的时延问题。本文首先研究了遥控作业虚拟现实系统的构成和实现原理,然后针对力觉临场感遥控作业系统时延问题,建立了力觉临场感遥控作业虚拟现实系统,阐述了虚拟力的产生以及虚拟接触的检测,最后提出了一种力觉虚拟现实实现算法,并构造实验系统验证了该算法克服系统时延影响的有效性。     

户外增强现实地理配准精度测试评估

地理配准技术是增强现实与地理信息系统结合应用的一项关键技术,其配准精度对ARGIS (Augmented Reality Geographic Information System)的可用性有显著的影响。针对增强现实这一应用,阐释了增强现实地理配准的基本概念与技术原理,提出了地理配准精度量化评估方法;结合预先采集的高精度地理信息数据,采用多种硬件设备设计了不同的地理配准精度评估方案,实际评估了各类地理配准方法的量化精度;基于评估结果,进一步分析了配准误差因素及各方法的局限性,探讨了不同应用场景的配准方案思路,为后续研究提供参考和借鉴。     

一种增强现实虚实遮挡的实时处理方法

在增强现实中,必须正确处理虚实物体之间的遮挡关系,给用户一个具有真实感的场景。探讨了一种虚实遮挡的实时处理方法,通过在真实遮挡物的表面设置标志物,利用基于标志物的单目视觉跟踪技术获取真实遮挡物轮廓与深度信息,快速确定虚实物体之间的遮挡关系,基于图形绘制中帧缓存技术,在模板缓存中生成遮挡面模板,并进行遮挡剔除处理。算法实现简便,处理速度快,能实现对移动遮挡物的实时处理。实验结果验证了该方法的有效性与实时性。     

增强现实系统中自适应光照调节技术研究

增强现实系统中要解决的关键问题之一是光照一致性,它是确保虚拟物体表面光照效果真实感,使其能和真实环境很好的融合的关键.系统中必须配合真实光源的情况,在虚拟物体上制作出明暗、反射、阴影等光照效果.通过对光照一致性问题以及由光照引起的相关问题的研究,引出了光照模型理论,推导了基于镜面反射的光照检测方法,研发了一个自适应的光照调节系统,较好解决了虚实场景的光照一致性,并且成功地将自适应的光照调节系统应用在基于投影的AR系统中,得到了良好的视觉效果.