基于線框模型的三維目標(biāo)注冊(cè)定位技術(shù)研究.pdf

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一個(gè)多學(xué)科交叉的創(chuàng)新型研究領(lǐng)域，通過將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖形、文字注釋等虛擬信息融合到真實(shí)環(huán)境中，對(duì)人的視覺系統(tǒng)進(jìn)行景象增強(qiáng)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一是注冊(cè)定位，其解決的問題是實(shí)時(shí)地檢測(cè)出相機(jī)的位置和視線方向，根據(jù)這些信息確定添加虛擬信息的正確位置，并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。注冊(cè)定位技術(shù)的性能對(duì)整個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性會(huì)產(chǎn)生很大的影響。按照注冊(cè)對(duì)象的不同，注冊(cè)定位技術(shù)可以劃分為基于二維目標(biāo)的注冊(cè)定位技術(shù)和基于三維目標(biāo)的注冊(cè)定位技術(shù)。

2、本文主要研究針對(duì)三維目標(biāo)的注冊(cè)定位技術(shù)，并在智能手機(jī)上完成了一套基于線框模型的三維目標(biāo)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研發(fā)。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究背景、應(yīng)用領(lǐng)域、國(guó)內(nèi)外二維目標(biāo)和三維目標(biāo)注冊(cè)定位技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行調(diào)研，指出基于三維目標(biāo)注冊(cè)定位技術(shù)的難點(diǎn)所在，簡(jiǎn)要分析了基于模型和基于并行重建的三維注冊(cè)方法，并指出本文重點(diǎn)研究對(duì)象是基于線框模型的三維目標(biāo)注冊(cè)定位技術(shù)。
　?。?）詳細(xì)闡述了系

3、統(tǒng)中的線框檢測(cè)部分的實(shí)現(xiàn)。首先搭建系統(tǒng)框架，并對(duì)線框模型進(jìn)行描述。其次介紹了三維目標(biāo)線框檢測(cè)的兩種方法：一種是基于邊緣的線框檢測(cè)，分析了幾種經(jīng)典的邊緣檢測(cè)算法的性能；另一種方法是基于點(diǎn)線協(xié)同的方法，這種方法是根據(jù)線框模型中點(diǎn)線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和約束條件進(jìn)行噪聲的去除，以便得到精確的線框，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。最后以多個(gè)三維目標(biāo)為例進(jìn)行了三維模型的渲染、投影和建立，其中包括用OpenglES和三維建模軟件兩種方法渲染三維模型，每個(gè)三維模型進(jìn)

4、行不同尺度和不同角度的變換，共得到54個(gè)三維模型。
　　（3）詳細(xì)闡述了系統(tǒng)中三維目標(biāo)定位跟蹤部分的實(shí)現(xiàn)。首先根據(jù)檢測(cè)到的線框和三維模型的投影，采用hausdorff距離匹配的方法來(lái)對(duì)三維目標(biāo)進(jìn)行定位，找到和當(dāng)前姿態(tài)下的線框最匹配的三維模型。其次分析了不同搜索方法的性能，實(shí)驗(yàn)證明，采用深度優(yōu)先和廣度優(yōu)先結(jié)合的方法來(lái)對(duì)三維目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，相對(duì)于暴力搜索方法能有效提高系統(tǒng)的魯棒性和實(shí)時(shí)性。最后采用solvePnP算法得到相機(jī)的第一個(gè)姿態(tài)