虚拟现实期末作业

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1、研究生课程考试成绩单（试卷封面）院系专业学生姓名学号课程名称虚拟现实技术授课时间年月至年月周学时学分简要评语考核论题增强现实技术的研究总评成绩（含平时成绩）备注任课教师签名：日期：注：1.以论文或大作业为考核方式的课程必须填此表，综合考试可不填。“简要评语”栏缺填无效。2.任课教师填写后与试卷一起送院系研究生秘书处。3.学位课总评成绩以百分制计分。增强现实技术的研究1.课题研究的目的及其意义增强现实（AugmentedReality，以下简称为AR）技术是多媒体技术在三维领域实现的重要新手段，是一种利用计算机系统产生的三维信息来增加用户对现实世界感知的技术。

2、与传统虚拟现实技术所要达到的完全沉浸的效果不同，AR技术致力于将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，创造一个虚实结合的世界，从而实现对现实世界的“增强”。AR技术涉及到计算机科学的多个领域，其中包括多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪与三维注册、场景融合等多项新技术与新手段；它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术。该领域的权威学者Azuma曾在1997年对增强现实系统及其所涉及的技术给出了一个较为详尽的综述，他提出增强现实系统有三个突出特点：①真实世界和虚拟世界的信息集成；②具有实时交互性；③三

3、维尺度空间中定位增添虚拟物体的三维注册技术。1.1.课题研究的目的AR技术最终实现的目标是：借助光电显示技术、交互技术、计算机图形技术和可视化技术等产生现实环境中不存在的虚拟对象，并通过注册技术将虚拟对象准确地“放置”在真实环境中，使用户处于一种融合的环境中，不能区分真实和虚拟，用户所感知到的只是一个真实和虚拟相融合的唯一存在的世界。不论是AR系统，还是传统的VR系统，都要求系统具有3I特性，即沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）和想象性（Imagination）。本文主要研究的是如何提高AR系统的交互性能的问题，如果系统的交互性提

4、高了，则可以提高用户的沉浸感与想象能力。AR系统的交互性研究涉及到高精度的AR跟踪与注册技术研究、相关交互方式的研究、交互的动作、行为及碰撞检测与响应研究等多个方面。经笔者分析，影响AR虚拟对象与现实物体实时自然交互性能的关键问题主要涉及到精确注册问题、新的交互技术手段、识别与跟踪问题、虚实碰撞与遮挡问题与模拟变形反馈等许多关键问题，目前这些方面尚末引起研究者的足够重视或末得到有效的解决。本论文的主要工作是以实现AR系统中虚以与现实交互的自然融合为目的，分别从在复杂环境下AR系统的注册技术，各种最新的自然虚实交互理论、方法与技术、虚实环境碰撞检测技术与相关碰

5、撞响应模拟等几个关键方面进行深入研究与探讨，力求解决目前AR系统中与虚实物体的自然物体与场景实时交互中的一些主要问题。1.2.课题研究的意义AR技术首先出现在工业应用领域，波音公司的TomCaudell和他的同事于20世纪90年代初期在其设计的一个辅助布线系统中，首次提出了“增强现实”这个名词。因而从上世纪90年代起，AR技术受到越来越多的关注，该领域涌现了一系列重要的每年一届的关于增强现实的国际研讨会和工作会议，例如：增强现实国际工作会议（IWAR）、增强现实国际研讨会（ISAR）、混合与增强现实国际会议（ISMAR）、人造现实与远程存在国际会议（ICAT

6、）等等。在SIGGRAPH会议中，“RediscoveringOurFire”报告指出：增强现实应该受到越来越多的重视，该领域对广大学者来说具有很大的挑战性和诱惑力，并且它在未来数年中都将保持勃勃生机。此外，在原来一些研究多媒体技术与虚拟现实技术的重要杂志与国际会议也纷纷增加了AR技术的相关领域内容或出版了相关内容的专刊与特刊。1997年，Azuma在他的经典文章《ASurveyofAugmentedReality》对AR的几个关键问题进行了描述。对AR系统的目标，定义与应用进行了说明，并分析比较了光学透视式与视频式头盔显示器，并分析了注册问题及静态与动态错

7、误的产生，展望了计算机视觉技术的应用。2001年，RonaldAzuma，又联合YohanBaillot，ReinholdBehringer等人发表了《RecentAdvancesinAugmentedReality》一文，总结了至2001年来AR技术的发展，并展望了新技术的应用。提出了混合现实的模式，并提出了可穿戴式的头盔显示器、手持式显示与基于投影的显示，并提出了室外应用对于校正、接口与人机交互方面的挑战。这些直接影响了近几年来AR相关的研究与开发工作。至2002年，室外应用等AR应用被逐渐实现，如WaynePiekarskiandBruceThomas

8、实现了一个基于室外环境的AR游戏应用。2003年，I