基于图形处理器的增强现实自然特征注册算法

传统的基于中央处理器(CPU)的计算架构已无法满足增强现实(AR)三维注册技术实时运行要求。针对该问题,该文提出采用现代多核异构、大规模并行处理功能的通用图形处理器(GPGPU)来加速和优化AR三维注册算法,研究了在GPU上实现类似特征提取和匹配等AR三维注册核心技术的基础理论、方法和实验。结果表明,通过模块划分和优化后的图像特征提取SIFT算法、随机采样等,能够充分挖掘AR三维注册算法的并行运算潜力,对于640*480像素的图像序列,注册算法能够达到15帧/秒,有效地提高运算实时性。     

增强现实中虚拟物体的投影注册算法研究

研究增强现实的关键技术之一的虚拟物体注册技术,使增强现实系统中的增强信息更具有真实感,结合三色基准注册技术,借助三维空间中的坐标系变换和立体投影变换算法,建立增强现实系统中虚拟物体投影注册模型,提出并推导增强现实系统的虚拟物体立体视觉投影注册算法,该算法能够很好地实现已知几何描述的虚拟物体从其自身坐标系到增强现实系统坐标系的转换,并能够生成具有视差的左右眼立体图像,本算法结合视点的三然基准算法完整地实现了用于增强现实的三维注册。     

面向自然特征的增强现实中高精度目标跟踪注册研究

增强现实技术已经在医疗、军事、教育、建筑、娱乐等多个领域得到了广泛应用,为了实现虚拟世界信息与真实世界信息的无缝叠加,要求虚拟场景信息与真实环境信息利用跟踪注册技术在三维空间位置中进行配准,通过研究3种坐标系的变换,使用单应性估计完成虚拟物体的三维注册,实验效果良好.     

一种基于自然特征点的增强现实注册方法

介绍了一种基于自然特征点的增强现实注册方法．根据计算机视觉的理论,在透视变换的情况下,一个景物平面与一个图像平面之间的变换是平面投影变换．通过这个原理就可以推导出投影矩阵在满足一定条件下可由单应矩阵得到．根据这个原理,首先通过一个景物平面和图像之间的单应得到初始状态相机的投影矩阵,然后对后面每帧图像和前一帧进行自然特征点匹配,通过匹配点对计算出图像之间以及图像与景物平面的单应关系,由此就可以得到每一帧图像对应的相机的投影矩阵,从而完成虚拟物体的注册．     

增强现实系统中注册技术特征匹配算法的改进

基于ARtoolkit视觉原理,结合仿射变换恢复图像变化量和摄像机相对位置姿态变化量之间的关系矩阵,改进了增强现实系统中三维注册运算的L-K特征匹配算法.实验结果表明：在增强现实系统中应用改进的L-K算法,获得了更准确快速的注册效果.     

增强现实系统的动态注册

增强现实是虚拟现实的一个重要分支,有着广泛的前景与应用价值,增强现实系统中最关键的技术是三维注册,为实现虚拟物体与真实物体间的完美结合,三维注册精度至关重要,由于系统延时造成虚拟物体在真实物体附近游移,严重地影响系统的整体注册精度,针对该问题采用扩展卡尔曼滤波方法跟踪标志点,估计头部运动方位,对增强现实系统进行动态注册,以减少系统延时,提高三维注册精度,该算法实时性强,能够较好地解决增强现实系统延时造成的注册误差。     

两种基于标识的增强现实注册方法的比较

介绍了两种基于标识的增强现实开发包ARToolKit和ARTag.从标识定位错误发生率、标识混淆错误发生率和系统运行速度等方面,通过试验对两个系统的表现进行了比较,并从算法和原理上阐述了表现差异的原因,给出了试验结果.对基于标识的增强现实系统应用进行了展望.     

基于ARToolKit的增强现实系统的研究、开发及应用

介绍了增强现实系统的一个开发工具ARToolkit,讨论了基于视觉的增强现实系统的关键技术,并给出了其开发流程,最后介绍了增强现实系统在工业中的应用.     

基于特征点网络的三维注册算法

鉴于自然环境下光照变化和视角变化会导致图像特征点不稳定,影响三维注册的效果,为此提出了一种基于特征点提取网络的三维注册算法.首先网络使用并行支路提取图像的特征点与描述子;接着通过二分图进行特征匹配;最后完成三维注册.在HPatches数据集上的实验结果表明：特征点在光照变化和视角变化下的可重复率分别达到了67.7%和55.9%,图像匹配的mAP达到了94.15%.在Oxford数据集上mAP达到了93.42%,视频上三维注册正确率达到了95.4%.     

基于光学跟踪器的增强现实系统

本论文针对一种基于光学跟踪器的增强现实系统展开研究。包括基于光学跟踪器的增强系统的设计原理和整体架构分析,以及标志点的设计方法等。实验结果表明,该系统增强显示效果良好。     

增强现实技术的虚拟景区信息系统

针对传统旅游模式智能化问题,设计并实现基于增强现实技术的虚拟实境空间系统,利用增强现实技术,将二维设计操作移植到三维环境中形成三维交互建模,实现三维虚拟环境定位实体场景和人机交互体验.结果表明:该系统为用户创造了新的旅游体验方式与平台,也验证了基于增强现实技术的虚拟景区信息系统的可行性,改进了增强现实技术中存在的技术瓶颈.     

基于改进随机蕨的增强现实场景实时跟踪注册算法

针对增强现实场景跟踪注册存在速度较慢等问题,提出了一种基于改进随机蕨的增强现实跟踪注册算法.该算法采用离线训练和在线跟踪两个模块.提出了一种嵌入式蕨分类器以提高特征点匹配精度,该分类器采用有监督的降维方法,并利用了所有可能的信息.通过该分类器进行特征匹配,进而计算摄像机位姿并渲染注册虚拟物体.实验结果证明,提出的嵌入式蕨在平均分类精度上优于其他算法.平均处理每帧图像的时间为34.22 ms,基本满足实时性.     

针对重复纹理场景的跟踪定位算法

提出一种针对复杂标识的分类学习算法,并将其应用于移动增强现实系统中,实现了基于自然特征的跟踪定位系统.在场景特征点识别分类基础上,采用关键帧匹配算法实现无标识跟踪定位.针对含有对称结构的场景提出一种误匹配特征的回收机制.实验结果表明,该算法可解决由于场景对称结构导致的错误特征匹配,从而大幅提高特征的正确匹配率.     

增强现实中的多层次遮挡算法

提出了一种改进的基于几何立体匹配的遮挡检测算法来提高增强现实系统中虚实遮挡检测的实时性、精度和鲁棒性．通过立体图像对中虚实点的投影位置关系判断虚实点之间的遮挡关系,不需要进行深度计算,能够有效提高遮挡检测的速度;通过选择网格边界上特征明显的边点进行检测运算能够提高遮挡检测精度;根据显示状态的连续性,提出一种状态拟合模型来改善算法的鲁棒性．实验结果证明此遮挡算法可以实现虚实物体间快速、可靠的多层次遮挡检测．     

增强虚拟现实技术研究及其应用

增强虚拟现实技术,简称增强现实(augmented reality,AR)技术,是根据信息技术发展和实际应用需要而出现的一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术.首先,简略介绍AR的概念及其发展情况,并根据已有的研究成果给出一个典型AR系统的软、硬件架构;然后,详细阐述AR的关键技术和相关理论,总结目前AR技术在各个领域中的应用,详细介绍课题组在AR应用系统开发过程中所做的重要工作;最后,分析当前AR应用中存在的难点问题,并展望AR技术的发展趋势和前景.