手持设备增强现实开发平台研究及应用

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1、万方数据第27卷第i期计算机仿真2010年1月文章编号：1006—9348(2010)01—0253—04手持设备增强现实开发平台研究及应用李然1，隋毅1，孙仁诚1，王绍波2(1．青岛大学信息工程学院，山东青岛266071；2．青岛大学美术学院，山东青岛266071)摘要：为在手持设备上实现基于增强现实技术的应用开发，针对手持设备计算资源有限而检测标记角点计算量大、影响跟踪注册实时性问题，提出了快速标记角点检测算法；针对手持设备随用户操作而产生抖动的问题，提出j，基于窗口的摄像机姿态估计算法。在对ARToo

2、lKit改进的基础上，实现了具有较高跟踪注册实时性的手持设备增强现实平台。基于该平台设计研制了基于增强现实技术的手机游戏。关键词：增强现实；手持设备；跟踪注册中图分类号：TP391．9文献标识码：AResearchandApplicationofanAugmentedRealityDeveloomentPlatformonHandDeviceLIRanl，SUIYil，SUNRen—ehen91，WANGShao—b02(1．CollegeofInformationEngineering，QingdaoUn

3、iversity，QingdaoShandong266071，China；2．CofiegeofFineArts，QingdaoUniversity，QingdaoShandong266071，China)ABSTRACT：ForrapidAugmentedRealityprototypeonhanddevice，afastCOlTler8findingalgorithmisproposedtoreducecomputationduetolimitedcomputationalresourceonhandd

4、evicewhichaffectsperformanceofrealtimeoftracking．Inordertosolvetheproblemofcamera’Sjogglingcausedbyusers’operation，acamera’sposeestimatingalgorithmisputforward．ByimprovingARToolKit，adevelopmentplatformofAu掣nentedRealitysystemonhandde—vicewithbetterrealtime

5、oftrackingisperformed．Basedonit，anaugmentedrealitygameonmobilephoneisdevel—oped．KEYWORDS：AugmentedReality；HandDevice；TrackingandRegisterl引言增强现实(AugmentedReality，AR)¨3是虚拟现实技术的一个新兴研究领域。近年来，增强现实技术在军事、医疗、教育、文化、娱乐B1等领域得到广泛的应用。随着移动技术的发展，具有体积小、携带方便、普及性高等特点的手持设备已经

6、成为AR系统实现的理想平台"J，因此，手持设备上的AR系统开发平台的研究成为迫切需求。AR系统中决定虚拟物体注册位置的跟踪注册技术，因其计算量较大，是影响系统实时性的重要因素。因此，对于计算资源通常有限的手持设备，提高跟踪注册性能是提高系统实时性的关键。ARToolKit【31是一种桌面级AR系统开发的便捷工具。目前手持设备上的AR系统大多是基于ARToolKit开发的，如华盛顿大学HITLab实验室将ARToolKit移植到SymbianOs智能手机进行跟踪注册∞J。在采集到的每帧图像中，首收稿日期：20

7、09—07一06先拟合长方形标记的边框直线，继而根据直线相交求交点。并且，根据多个坐标空间的转换关系计算单应性矩阵，以此作为摄像机姿态实现虚拟物体的注册。StudierstubeES【4’副是奥地利ViennaUniversity和GrazUniversityofTechnology研究的适应于PDA、智能手机上AR系统开发的软件框架。在采集到的每帧图像中，以迭代的方式根据标记上角点距离最远原理计算标记角点。单应性矩阵的计算原理同ARTool—Kit，为了解决了ARToolKit中注册闪烁问题，通过Gaus

8、s—Newton迭代方式不断精确摄像机姿态【4J。上述系统的共同特点是检测标记角点不直接且计算量较大、逐帧地跟踪摄像机姿态。而手持设备计算资源通常有限，繁重的跟踪任务必然会降低系统的实时性能。本文针对这一问题，提出了快速标记角点检测算法(ComersFindingDirectly，CFD)。该算法根据标记具有较大的黑色连通区域的特点，区域上坐标具有极值的像素即为角点，通过扫描一遍连通区域直接得到标记角点，达到减少