基于粒子滤波的虚实配准算法研究

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1、分类号学号2005612710031学校代码10487密级硕士学位论文基于粒子滤波的虚实配准算法研究学位申请人：王许磊学科专业：系统分析与集成指导教师：周建中教授任波副教授答辩日期:2007年11月12日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchof3DRegistrationAlgorithmBasedonParticleFilterCandidate：WangXuleiMajor：SystemAnalysis&Integra

2、tionSupervisor：ProfessorZhouJianzhongAssociateProfessorRenBoHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaNovember,2007独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：

3、年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日I摘要增强现实（AugmentedReality）是虚拟现实技术发展中的一个重要分支。随着科学技术的发展，增强现实技术不断完善，推动

4、了增强现实技术在医疗，制造，军事，娱乐等方面的应用。增强现实技术通过跟踪用户在真实场景中的位置，将计算机生成的图像“叠加”在用户感知的真实世界之上，利用这些辅助信息增强了用户对真实场景中感知能力。由于其在应用上的广阔前景，增强现实技术是目前计算机领域前沿的研究课题之一。国内对增强现实技术的研究起步较晚，大多数研究还停留在应用层面上，对增强现实中的关键技术——虚实配准算法研究较少。目前国内外的研究大多采用自底向上的方法，通过获得2维图像上的特征点和它们在世界坐标系下的对应关系，得出旋转平移矩阵，实现虚实配准。与自底向上的方法不同的是，本文引入粒子滤波技术，用自顶向下的方法去

5、预测和估计摄像机的旋转平移参数，实现虚实配准。本文建立基于粒子滤波的虚实配准算法的系统模型并详细的给出了算法的流程。在此基础上，实现了基于粒子滤波的虚实配准算法的实验系统。通过对实验结果的详细分析，证明了本算法在增强现实系统应用中的适应性和稳定性。文章进一步提出了系统传递噪声自适应的改进算法，提高了算法的健壮性。总体实验结果表明，改进后的算法较之前的传统算法具有更好的稳定性。关键词：增强现实，三维注册，粒子滤波，自适应算法IAbstractAugmentedReality(AR)isanimportantbranchofthedevelopmentofVirtualRea

6、lity.Withscientificandtechnologicaldevelopment，thetechnologyofaugmentedrealityisconstantlyimproved.ItpromotedARinmedical,manufacturing,military,entertainmentandotheraspectsoftheapplication.ARisatechnologyinwhichacomputer-generatedimageissuperimposedontouser’svisionintherealworld,givinguse

7、radditionalinformationgeneratedfromthecomputermodel.Becauseofitsapplicationinthefuture,ARhasbecomeanimportantresearchdirectionofcomputerscience.BecausedomesticresearchonARtechnologystartslate,mostofstudiesalsoremainintheapplication.Therearefewerstudieson3Dregistrati