手持设备上基于增强现实的虚实交互技术的研究与应用

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1、摘要增强现实技术(AugmentedReality，简称AR)是在虚拟现实技术(VirtualReality,简称VR)的基础上发展起来的一个新的研究领域，成为人机界面技术发展的一个重要方向。增强现实技术将计算机生成的虚拟对象及其相关信息准确实时的叠加到真实环境中，可以通过显示设备看到一个真实场景中无缝融入虚拟对象的虚实结合空间，为人们带来一个视觉效果更真实、场景信息更丰富的新环境。随着移动设备和技术的发展，在这类通用性高、普及率大、便携性好、能耗低的手持设备设计开发增强现实系统对增强现实技术的推进和发展具有重要的理论意义和现实意义。人机交互技术的发展将技术核心由计算机转向

2、用户，而人手动作和手势是人类最自然、直观、易于掌握的人际交流方式，并含有丰富的交互信息，用户可以直接将手作为计算机的输入设备，通过手势发布命令，不需要交互媒介实现人机通讯，因此基于手势识别的交互技术己逐渐成为人机交互领域的研究热点。因此，研究便携式手持设备上实现增强现实手势交互技术具有很大实用价值，论文的主要内容有：1、研究了自适应三帧差分运动目标检测算法。运动目标检测是实现虚实交互的前提条件。论文研究了目前主流的视频检测算法，分析了这些算法的优势和不足，提出了一种通过运动目标速度自适应调整帧间隔的三帧差分检测方法，实验表明，与目前主流的视频检测算法相比，本文方法在运动物体

3、方向不改变的条件下，能够快速准确的定位运动目标区域，有效降低手持设备处理延迟性，适用于计算性能较低的手持设备。2、手持设备上增强现实的虚实交互系统需要利用手持设备内置摄像头实时采集视频图像，由于使用者生理上无意识的手部抖动或移动手持设备，都可能导致视频帧背景发生变化。本文研究了Surendra背景更新算法，实现能够自适应更新背景，并与自适应三帧差分和背景差分法相结合，解决了因手持设备抖动而引起的检测误差问题，提高检测精度和效果。3、提出了基于区域相割的指尖检测算法，将交互点的范围缩小到一个特定的区域，能够确定人手指尖与虚拟物体交互的有效区域，使人手对虚拟物体的动作更加精确和

4、协调。关键词：增强现实；手持设备；手势识别；帧间差分法；背景差分法◆●AbstractAugmentedReality(AugmentedReality,referredtoasAR)isanewfieldofresearchdevelopedonthebasisofvirtualrealitytechnology(VirtualReality,referredtoasVR)．Italsoisa11importantdevelopmentdirectionofhuman—machineinterfacetechnology．Augmentedrealitytechnolog

5、yaccuratelyaddsthecomputer。generatedvirtualobjectsandtheirrelatedinformationtotherealenvironment，youCanseeareality-virtualspacebydisplaydevicewhichvirtualobjectsseamlesslyintegratedintoarealscene·ItCallbringsamorerealandnewenvironment．Asthedevelopmentofmobiledevicesandtechnology,designaugm

6、entedrealitysystemonsuchhandhelddeviceofhighuniversality,highdi伍lsionrate，portable，lowenergyconsumptionwillpromotethedevelopmentofaugmentedrealitytechnologyandbringimportanttheoreticalsignificanceandpracticalsignificance．Human．computerinteractiontechnology’Stechnicalcoreshiftedfromcomputer

7、tousers．Thegesturesofhumanisinterpersonalcommunicationmethodswhichisthemostnatural．intuitiveandeasytomasterandcontainsmuchmoreinteractiveinformation·UserscaIldirectlyusehandasacomputerinputdevice，issuedanorderthroughthegestures．doesnotrequirethemediatoachieveh