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FLARToolkit的多标识增强现实系统的实现

针对传统增强现实系统采取单个标识识别影响其在PC端开发效率的问题.选择新兴的基于Flash的跟踪类库FLARToolkit,结合3D引擎Papervision 3D,开发实现了具有多个模板标识的增强现实系统原型,附上了底层代码和系统结果,并针对其中的光学畸变问题采用棋盘法进行改善,成功将摄像头标定误差降低到0.093.提高增强现实系统的稳定性的同时,也为进一步开发提供了良好的基础.     

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。     

基于投影红外标志点的室内大范围增强现实跟踪方法

提出一种基于投影式红外标志点的方法用于室内大范围增强现实跟踪注册.设计一种红外投影装置与红外激光发射器配合作为红外标志点发生器.采用红外摄像机采集红外图像,另一摄像机采集真实场景.提出利用解决同时定位与地图生成的SLAM方法,对红外图像进行分析,由一个初始已知标志点开始,跟踪投影在墙面或天花板上的其他红外标志点.由扩展卡尔曼滤波算法得到红外摄像机位姿,进而完成三维注册.实验证明该方法原理可行,能够满足实时跟踪注册的要求.     

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.     

基于全息光学的虚拟现实与增强现实技术进展

 介绍了VR/AR产业发展的现状及未来趋势,从显示技术的角度阐述了目前主流VR/AR产品使用的技术方案,并比较了双目视觉、光场显示和全息显示3种VR/AR方案的优缺点。针对当前VR/AR主流方案存在的问题,提出了全息光学技术在VR/AR产品中的优势和在产业中的作用,特别是,归纳了全息光学技术在近眼显示领域的进展及其对VR/AR产业发展的意义。分析了全息光学和VR/AR产业在结合过程中所面临的挑战,并对基于全息光学的VR/AR产业发展进行了展望。     

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。     

基于增强现实技术的BJD展示

在对增强现实中跟踪注册等关键技术研究分析的基础上,实现了BJD（Ball JointDoll,球关节娃娃）的数字展示,通过检测与识别预先在场景中设置的标记,跟踪摄像机的姿态,BJD空间模型注册到标记上,实现了虚拟BJD与真实场景的融合。     

增强现实技术及其军事应用

增强现实技术是近年来在虚拟现实技术基础上发展起来的一个新兴研究领域,在很多商业领域具有十分广泛的应用,但在军事应用领域还未引起足够重视.因此,通过研究现有增强现实系统的关键技术及设备的进展情况,分析得出了其在军事上的需求,初步探讨了其在军事信息领域的发展方向,展望了其在信息化战场上的应用前景,最后从需求及应用角度出发阐明了增强现实技术在军事上的重要性.     

基于自然特征的增强现实注册算法

增强现实标志点注册算法需在场景中叠加各种标志,系统构造复杂.文中在深入研究机器人视觉伺服系统的基础上,提出了利用虚拟视觉伺服技术、基于自然特征的增强现实注册算法.利用特征点和图像矩作为图像特征,推导出了图像特征变化量与虚拟摄像机相对位姿变化量之间的关系矩阵(即图像的雅可比矩阵),实现了基于自然特征的三维注册算法.与混合跟踪注册算法、共面四点注册算法相比,文中方法具有更高的精度.     

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。     

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.     

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.     

用于增强现实的平视显示器的设计

用于增强现实的平视显示器作为航空飞行器的主显仪表,较好地解决了飞行员不能同时观察飞行参数和外界环境的矛盾.本文论述了用于增强现实的平视显示器的设计思想和显示器部分的设计方法.     

高精度鲁棒的座舱头部姿态跟踪器研究

针对复杂座舱环境设计了一个由inside-out(IO)光学跟踪器和outside-in(OI)光学跟踪器组成的新型座舱头部跟踪器.提出一种新颖的混合跟踪算法,利用扩展卡尔曼滤波器和融合滤波器融合座舱跟踪器中IO跟踪器和OI跟踪器的姿态信息,建立了实验装置验证提出的姿态融合算法.初步实验结果显示,与单一IO或OI跟踪器相比,该混合跟踪算法能够使座舱头部跟踪器获得更精确、更稳定、更鲁棒的位置方向信息.验证了所设计的座舱头部姿态跟踪器的结构合理性和所提出的混合跟踪算法的有效性.     

基于增强现实和位置服务的手机广告系统

 当前国内移动互联网发展极其迅速,但平面广告进入手机广告市场时遇到了一些困难,广告效果并不理想.针对这个现状,本文提出新的解决思路：利用现实增强和位置服务等技术,借鉴和运用ARToolKit、Hadoop、Blender、min3D等多个开源软件模块化设计开发了基于安卓(Android)平台的手机广告系统.系统包括手机客户端和服务器端两大部分,手机客户端负责从平面广告中识别二维码,定位当前手机的位置坐标,然后将用户信息、二维码和位置坐标发送给服务器端;服务器端接收后,通过范围搜索算法检索地图数据库和虚拟影像文件库,根据地域的不同得到对应的3D虚拟影像广告文件,将其回传给手机,手机客户端就能显示出3D虚拟影像广告了.此系统使平面广告通过二维码在手机中显示出3D虚拟影像效果,还能根据手机所在地域动态投放不同广告,增加了广告的吸引力,使手机广告更具有针对性、点击率更高、更有效果.     

增强现实技术研究现状及发展趋势

 增强现实技术将虚拟信息与真实环境融合起来，并通过显示设备将其呈现在用户所在的现实世界中，同时为用户提供自然的人机交互体验。本文综述了增强现实系统中的关键技术研发进展，论述了其在工业制造、医疗、军事、游戏、教育等领域现实中的应用，并展望了增强现实技术的发展趋势。     

增强现实地理信息系统

地理信息系统（Geographical Information System, GIS）与增强现实（Augment Reality, AR）技术的结合将推动户外AR系统的发展,同时也将为地理信息科学的发展开辟新的方向,两者结合的结果即为增强现实地理信息系统（Augment Reality Geographical Information System, ARGIS）。作者提出了明确的ARGIS概念、组成结构及研究框架,并进行了详细讨论,另外就其研究背景、相关研究现状及其发展的重要性进行了阐述。     

增强现实中跟踪预测方法的研究

为提高增强现实系统中标记跟踪注册的实时性,基于视频帧图像块匹配运动估计方法,通过连续帧间运动相关性预测标记运动方向,在预测方向区域检测标记,降低了全帧检测标记的时间复杂性。基于ARToolKit,验证了本方法可显著提高标记跟踪的时间性能。