基于濾波估計的虛實配準算法研究.pdf

1、增強現(xiàn)實技術是一門新興的前沿技術，作為虛擬現(xiàn)實的一個重要分支，又有著虛擬現(xiàn)實無法比擬的特點及其優(yōu)越性。增強現(xiàn)實技術是通過計算機生成所需要的虛擬物體或者有用的提示信息，實時的疊加到攝像機所觀察到的真實場景（也就是人眼所能直接感觀到的現(xiàn)實世界）中，從而大大提高人們對真實世界的認知能力，使人們從真實世界中獲取更加豐富的信息。還可以提供交互能力，幫助人們更好的對真實世界進行操作。
　　 虛實配準是增強現(xiàn)實的關鍵技術之一，虛擬物體在真實場

2、景中的準確疊加，直接影響著整個增強現(xiàn)實系統(tǒng)可用性與穩(wěn)定性。利用計算機視覺理論及其數(shù)字圖像處理算法進行虛實配準的是本領域的研究熱點。本文正是使用此種方式研究多種濾波技術，針對增強現(xiàn)實系統(tǒng)使用中可能面對的未知情況，進行攝像機位姿的估計與矯正，盡可能高的提高虛實配準的精度，使增強現(xiàn)實系統(tǒng)盡可能好的適應多變情況下的應用，提高適用性與穩(wěn)定性。
　　 本文所進行的研究工作與實踐主要如下：
　　 （1）基于卡爾曼濾波技術的虛實配準算法

3、的研究
　　 將卡爾曼濾波技術應用到虛實配準的算法設計中。這種方法根據(jù)場景標識塊的識別情況，適時的改用不同的特征點提取與匹配方法，針對標識塊被部分遮擋的情況，利用卡爾曼濾波器矯正攝像機位姿，彌補一般增強現(xiàn)實系統(tǒng)必須完全檢測到標識塊才能正確疊加虛擬物體的缺陷，解決穩(wěn)定場景下標識遮擋問題。
　　 （2）基于無軌卡爾曼濾波技術的三維場景重建虛實配準算法研究
　　 為了擺脫增強現(xiàn)實系統(tǒng)對人為標識的過分依賴，以及攝像機移動

4、范圍較大，考慮到場景中固定不變的自然特征，研究基于無軌卡爾曼濾波的SLAM技術，對場景進行三維重建。利用構建好三維位置的自然特征進行攝像機位姿的計算與運動規(guī)律的估計，擺脫對人為標識的嚴重依賴，為增強現(xiàn)實系統(tǒng)在場景變換的情況下應用提供一種很好的解決方案。
　　 （3）改進的無軌卡爾曼濾波技術的三維場景重建虛實配準算法研究
　　 對在使用基于無軌卡爾曼濾波SLAM技術進行場景重構時，當攝像機快速移動，會使采集的圖像二維特征不