增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中基于三維標(biāo)志物的跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、基于視覺跟蹤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)越來越多的被應(yīng)用到我們的日常生活中，這些增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)都是基于平面標(biāo)志物或特征的跟蹤技術(shù)來進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。這類增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，當(dāng)攝像機(jī)運(yùn)行到和平面夾角較小時(shí)或者平面的背面時(shí)，不能夠從視頻流中檢測出標(biāo)志物，這時(shí)就不能夠進(jìn)行虛實(shí)配準(zhǔn)。另一方面，我們所處的現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境全是三維的，如果能夠?qū)θS物體進(jìn)行識(shí)別跟蹤，以此為基礎(chǔ)來構(gòu)建增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，那么系統(tǒng)的真實(shí)體驗(yàn)感更強(qiáng)。
　　本文在傳統(tǒng)的基于平面標(biāo)志物跟

2、蹤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，總結(jié)分析了標(biāo)志物識(shí)別跟蹤的相關(guān)基礎(chǔ)理論算法，設(shè)計(jì)了一個(gè)用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三維標(biāo)志物，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了三維標(biāo)志物的識(shí)別跟蹤算法的研究，構(gòu)建一個(gè)基于三維標(biāo)志物跟蹤技術(shù)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)原型。
　　本文所設(shè)計(jì)的三維標(biāo)志物是在傳統(tǒng)的人工二維標(biāo)志物基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。為了滿足對(duì)目標(biāo)識(shí)別的高效率和高可靠性的要求，本文采用了二維碼的識(shí)別方法，通過將多個(gè)平面標(biāo)志物進(jìn)行組合，設(shè)計(jì)了一個(gè)三維立方體的標(biāo)志物，滿足了各個(gè)特征點(diǎn)的空

3、間三維坐標(biāo)易于確定的要求，實(shí)現(xiàn)簡單，識(shí)別可靠。
　　針對(duì)于三維標(biāo)志物的跟蹤算法的要求，本文借鑒了傳統(tǒng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中采用的跟蹤算法的優(yōu)點(diǎn)，在標(biāo)志物設(shè)計(jì)階段就對(duì)可能的標(biāo)志物識(shí)別和跟蹤算法進(jìn)行了研究，采用了POSIT算法來進(jìn)行三維標(biāo)志物在空間中位姿的確定。
　　構(gòu)建了以三維標(biāo)志物為識(shí)別跟蹤對(duì)象的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)原型。通過原型系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和相關(guān)應(yīng)用驗(yàn)證，本文所設(shè)計(jì)的標(biāo)志物和相關(guān)識(shí)別跟蹤算法均能夠滿足實(shí)時(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的要求；克服了平面標(biāo)志物容易出現(xiàn)的