戶外建筑環(huán)境中移動增強現(xiàn)實模板注冊與分庫方法研究.pdf

1、隨著移動終端計算處理能力與帶寬的提升、多媒體展示性能的增強、多種類傳感應用模塊的集成，增強現(xiàn)實技術廣泛的應用到移動互聯(lián)網絡智能終端上，實現(xiàn)了增強現(xiàn)實應用與系統(tǒng)的小型化和便攜化。增強現(xiàn)實技術、移動互聯(lián)網技術、圖形圖像識別技術等緊密結合，技術方案日趨成熟，將極大的推動增強現(xiàn)實應用技術深入到日常生活的應用中。近年來Facebook、Google、微軟各大科技巨頭紛紛投入重金，進入下一代計算平臺之爭，并將2016年評定為增強現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實應用元

2、年，市場上涌現(xiàn)出大批增強可視與虛擬現(xiàn)實的設備如各類眼鏡產品，應用商店也出現(xiàn)對傳統(tǒng)應用進行增強交互升級的各類應用。增強現(xiàn)實應用的發(fā)展呈現(xiàn)從實驗室走向生活應用、從大型笨重設備走向多樣化輕型移動終端、從室內緊促空間發(fā)展到大范圍室外環(huán)境。然而，現(xiàn)有的針對戶外環(huán)境，特別是復雜建筑環(huán)境的移動增強現(xiàn)實應用，僅針對簡單個體對象的模板識別，通過觀察對象的完整區(qū)域的圖片識別對象，并不能滿足戶外應用中因方位、角度以及局部觀察建筑物時的識別情況;此外，為滿足大

3、范圍的戶外應用，識別模板庫的體積將因識別建筑對象的數量呈線性增長，受限于移動設備的運行存儲大小以及計算處理能力，過大、過復雜的單個模板識別庫將造成移動增強應用過程中識別效率低、運行不流暢等問題。本文針對以上問題，研究戶外復雜建筑的注冊模型策略以及在此基礎上研究基于地理位置劃分模板庫分庫方法，本文的主要內容包括:
　　(1)研究校園戶外典型建筑環(huán)境增強現(xiàn)實注冊策略
　　針對校園戶外典型復雜建筑群落環(huán)境，研究基于模板注冊的戶外建

4、筑全方識別與應用注冊策略。首先獲取建筑物對象的建筑底面圖，對其進行規(guī)則圖形輪廓簡化，根據簡化后的圖形形狀，建立標準與復雜建筑模型分類。根據模型的具體形狀特征，將標準設置成四類基本圖形，如:矩形、“L”形、“回”字形以及圓形特征，建立拐角方位求解最小附加外接圓，使用等角切分方法，計算建筑物平面全方位模板注冊點位置。針對復雜組合圖形，首先將其剖分標準圖形的組合，建立矩形、“L”形和“回”字形以及圓形基本類型的組合，然后應用標準類型的求解方法

5、，計算建筑平面全方位模板注冊點位置，最后對各標準模型的注冊點進行組合合并，合并過程中，對相同或相近的注冊點進行有效聚合，在保證注冊點充足的前提下，減少冗余注冊點。
　　(2)研究基于地理位置劃分的模板庫分庫方法
　　在校園或更大范圍如城市增強現(xiàn)實應用中，戶外目標識別庫的大小與注冊對象數量成線性增長，將給移動增強現(xiàn)實設備的存儲容量與處理能力帶來巨大挑戰(zhàn)。針對穿行漫游增強現(xiàn)實應用，其探索應用過程具有貼近地面大尺度特征，因此，應用

6、探查的位置具有明顯的位置特征。本文提出基于地理區(qū)域位置劃分的模板庫分庫方法，以復雜建筑模型的模板注冊點為研究對象，引入凸包處理，對每一個對象的注冊點建立凸包對象，并對全區(qū)域中的凸包多邊形對象，應用K-D樹，建立K-D樹索引，確保每一個索引節(jié)點中注冊點的數量均衡，并采取適配移動終端的處理能力，建立基于K-D樹的分庫方法，實現(xiàn)對整個識別場景自適應高效的分庫。
　　本文基于高通增強現(xiàn)實開發(fā)包，應用校園內典型建筑結構，構建試驗驗證系統(tǒng)，通