增强现实中虚实融合技术研究

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1、分类号:TP3710710-2015224045专业硕士学位论文增强现实中虚实融合技术研究郭蓓导师姓名职称柳有权教授专业学位类别申请学位类别工程硕士交通运输工程及领域名称论文提交日期2018年4月2日论文答辩日期2018年5月31日学位授予单位长安大学ResearchonVirtual-RealFusionTechniqueinAugmentedRealityAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：GuoBeiSupervisor：Porf.LiuYouquanC

2、hang’anUniversity,Xi’an,China摘要近年来，随着计算机视觉及图形学的快速发展，以其为理论基础的增强现实技术也得到了广泛的应用，成为了信息技术领域的研究热点。虚实融合是增强现实的主要实现手段，融合效果直接影响着增强现实的用户体验感，所以良好的融合呈现效果是增强现实系统必不可少的一部分。另外，实时准确的注册跟踪定位技术是虚实融合的前提，注册跟踪定位技术的性能对整个增强现实系统的实时性和鲁棒性会产生很大的影响，因此实现对目标实时鲁棒的跟踪对增强现实系统也十分重要。本文开展了以下两个方面内容的研究

3、：（1）改进了基于CAD模型的目标跟踪算法。为了保证虚实融合中三维实时注册跟踪的鲁棒性，本文针对传统基于CAD模型的三维目标跟踪算法难以处理复杂模型的实时跟踪问题，提出了一种基于替代模型的跟踪方法，该方法的核心是对原始CAD模型进行简化，同时尽可能保留关键结构信息。简化过程对原始模型多边形网格结构进行突出边缘检测，检测的标准是保留锐角边缘，但当钝角边缘构成对象边界时也会保留。实验证明，本文基于简化的CAD模型能够实现对复杂对象实时、准确、高效的跟踪，从而为实时注册提供准确的定位信息。（2）实现了多模态的实时融合呈现

4、效果。首先，使用OSG实现虚拟模型的真实感渲染，然后，通过OSG与着色器语言GLSL交互的方法实现了多模态的融合呈现效果。该呈现效果主要依靠对虚拟模型深度数据、颜色数据以及视频数据的融合处理实现的。最后，使用OSG交互机制用户可随意选择感兴趣的模块进行观察，实现灵活、直观的融合场景。将本文提出的基于替代模型的目标跟踪算法和多模态融合呈现方法应用到增强现实系统中，系统运行结果表明，基于替代模型的目标跟踪算法对于三维目标的跟踪较基于原始CAD模型的跟踪效果更好，为虚实融合过程中三维目标实时注册提供了保障。同时，多模态的

5、融合方法充分的表达了场景中所要增强的信息，实现了良好的实时融合效果。关键词：增强现实，虚实融合，模型简化，目标跟踪，多模态融合iAbstractWithrapiddevelopmentofcomputervision,computergraphics,augmentedrealityhasenteredintoaneweraandhasbeenahotresearchtopicinthedomainofinformationtechnology.Thekeytechnologyofaugmentedrealitys

6、ystemisvirtual-realfusionandtheeffectoffusiondirectlyaffectstheperceptionofusers,soawonderfulfusioneffectisanessentialpartofanaugmentedrealitysystem.Inaddition,thereal-timeaccurateregistrationandtrackingarethepremiseofvirtual-realfusiontechnique.Theperformance

7、ofregistrationandtrackingwillhaveabigimpactonthereal-timeandrobustnessofaugmentedrealitysystem.Therefore,itisalsovitalfortheaugmentedrealitysystemtoachievereal-timerobusttrackingofthetarget.Basedonthis,thepapermainlyincludesthefollowingtworesearchcontents:（1）I

8、mproved3DobjecttrackingalgorithmwhichisbasedonCAD(ComputerAidedDesign)model.Traditional3DobjecttrackingalgorithmbasedonCADmodelaredifficulttohandlethereal-timetrackingofcomplexmode