基于SSD物体追踪算法的增强现实系统设计与实现

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1、分类号：ＴＰ３９１学校代码：１０６９７密级：公开学号：２０１５３１４３７ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ６５士专业字位论文ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒ基于ＳＳＤ物体追踪算法的增强现实系统设计与实现工学科名称：电子与通信程工专业学位类别：程项士作者：张少博指导老师：彭进业教授西北大学学位评定委员会二〇一八年六月ThedesignandimplementationofaugmentrealitysystembasedonSSDobjectdet

2、ectionalgorithmAthesissubmittedtoNorthwestUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationsengineeringByShaoboZhangSupervisor:JinyePengProfessorJune2018摘要增强现实（AugmentedReality，简称AR）是一种将现实世界与虚拟信息相融合的技术。增强现实技术作为智能硬件应用中关键技术在丰富交互手段、提高用户体验方面有着不可忽

3、视的作用。目标检测技术是增强现实系统实现的关键点，传统的方法无法在复杂环境中对物体进行准确的识别，对物体的姿态估计不准确。随着基于深度学习的目标检测算法的发展，经过海量数据训练获得的模型可以快速识别出场景中的自然物体，然而这类算法模型比较复杂，模型中的参数都是浮点型的实值参数，因此需要的计算复杂度高，占用内存空间大，对设备性能要求很高，难以在普通的设备中使用。本文主要完成以下研究工作：（1）将SSD（Singleshotdetector）与二值神经网络思想相结合，将SSD模型中的参数二值化，在保证精度的前提下提升了识别的速度并且减少了内存的占用量。（2）为了对被识别到的物

4、体进行准确的姿态估计，本文使用了基于标识物体的姿态估计方法，将被识别物体在图像中的二维平面坐标转换为在真实世界中的坐标。经实验验证该方法在满足实时性的条件下，满足系统对精度的要求。（3）本文将增强现实技术应用到了文化遗产保护领域开发出了增强现实博物馆游览系统，该系统可以在对场景中的自然物体进行识别，显示出文物的模型，与文物相关的信息介绍以及视频等三维信息。关键词：增强现实，深度学习，目标检测，姿态估计IABSTRACTAugmentedReality(AR)isthetechnologythatfusesrealworldwithvirtualinformation.As

5、thekeytechnologyinsmartdeviceapplication,ARhashugeinfluenceinenrichinginteractivemodeandimprovinguserexperience.ObjectdetectiontechnologyisimportantforARsystem.Traditionalwaycannotdetecttargetobjectaccuratelyincomplexenvironmentandcannotestimatethepositionoftargetobject.Withthedevelopment

6、ofobjectdetectionalgorithmbasedondeeplearning,themodeltrainedbybigdatacandetectthenaturalobjectintheenvironmentwithhighaccuracyandspeed.However,thiskindofmodeliscomplexbecausetheparametersarefloatreal-valued,whichbringshighcomputationalcomplexityandoccupieslargememorysize.It’shardtoapplyo

7、nlow-powerdevices.(1)CombineSSDwithBinaryNeuralNetwork,introduceamethodtotrainSSDwithbinaryweightsandactivations,itcanrunfasterandreducememorysizewithoutsufferinganylossinclassificationaccuracy.(2)Toestimatethetargetobjectaccurately,thispaperusesaposeestimationalgor