基于手机的增强现实26.pdf

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1、基于手机的增强现实学生：雷娟报告内容包括：1.增强现实的研究意义2.移动增强现实的研究现状、研究方法3.现阶段所做工作及下一阶段研究计划1.什么是AR？增强现实（AugmentedReality）是将现实世界和计算机生成的信息融合在一起的技术，这些信息可以是图像，文字和三维模型等等。2.AR系统框架增强现实的三个特性：（1）虚实结合（2）实时交互（3）显示设备位姿确定(registration)移动增强现实关键技术：移动增强现实系统应实时跟踪手机在真实场景中的位置及姿态，并根据这些信息计算出虚拟物体在摄像机中的坐标，实现虚拟物体画面与真实场景画面精准匹配，即r

2、egistration（即手机的空间位置和姿态）的性能是增强现实的关键。应用前景：校园、博物馆导游，购物指南，工程设计和室内的装修设计等等。移动增强现实（MobileAugmentedReality，简称MAR）目标是将增强现实技术有效地应用于移动设备终端，拓展增强现实技术的应用领域。移动增强现实（MAR）的性能指标：（1）跟踪目标位置的正确性（2）响应时间（3）鲁棒性（4）跟踪范围等2、研究现状移动增强现实（MAR）研究主要是两类方法：1.基于硬件传感器的方法常见的有磁场、声学、光学、惯性等四类传感器跟踪技术。2.基于视觉的方法2.1基于marker的方

3、法2.2基于自然特征的方法一.基于传感器的增强现实方法以惯性传感器（电子指南针）跟踪为例：采用这种方式的增强现实应用，手机是最为合适的实现平台。因为实现简单，目前智能手机上GPS、摄像头和指南针的搭配已经可以初步实现增强现实——将镜头对准餐馆，关于这个餐馆的评价会浮现在画面之上，例如:Layer、Wiketude等。但是存在GPS精度问题，电子指南针易受周边设备(铁磁器等)的影响，无线互联网的传输速率等的限制，目前还没有产生稳定的实际应用。必须装置:摄像头、显示屏、GPS、电子指南针原理:1）通过GPS取得纬度、经度和高度信息，通过电子指南针取得面向的方向，确定MAR搜索

4、的范围；2）指定搜索内容，发送搜索范围的数据；3）通过无线互联，将从网络获取的信息叠加在显示屏上。在手机上实现GPS+Sensor方式的原理图二.基于视觉的增强现实方法原理基于视觉的跟踪技术不需要额外的硬件设备，通过在视频图像对检测到的特征进行分析，得到空间点和图像点的对应关系，计算相机的位置和姿态。分为两大类方法：基于标记的增强现实基于自然特征的增强现实基于人工标记的方法：在真实场景中放置标识作为跟踪基准，通过对含有标识的图像进行处理，得到空间点与图像点之间的对应关系，计算相机位姿，实现相机跟踪。读取视频，进行边缘检测，检测得到四边形，内部区域进行归一化，从标识数据库中

5、进行检索，获取标识的空间信息。基于人工标记的方法目前应用比较多的是采用ARtoolkit工具包，计算位姿的方法有多种，其中文献[1]中采用的方法与张正友的平面标定法类似这是文献[1]计算R,T的方法，通过单应性矩阵得到的摄像机外参只是一个估计值，往往不够精确，且很容易受到噪声的影响，不同的方法在进行R，T的优化上不同（利用优化标识角点在图像平面上的重投影误差），抑制噪声带来的影响，得到准确的外参，使得合成的虚拟物体能够保持平稳而不发生漂移或抖动。[1]董子龙，章国锋等，基于汉字标志的增强现实系统基于自然特征的跟踪方法基于标识的跟踪技术的实现依赖于放置在真实场景中的标志物，在

6、很大程度上限制了增强现实的应用。基于标识的跟踪技术只适合小范围的AR应用，而基于自然特征的跟踪技术可以适用户外等大范围的应用，且与基于marker的跟踪相比，在光照变化比较大和遮挡情况下更鲁棒。基本原理与基于标识的跟踪技术类似，不过这里采用自然特征而不是人工marker，例如sift、harris等。传统AR是在平面物体上叠加虚拟信息，例如DanielWagner等的“PoseTrackingfromNaturalFeaturesonMobilePhones”（ISMAR2008）；未来AR的研究方向应为三维场景下虚拟信息的叠加，其中较有代表性的方法是GeorgKle

7、in等的“ParallelTrackingandMappingonaCameraPhone”（ISMAR2009）。PoseTrackingfromNaturalFeaturesonMobilePhones这篇文章[2]第一个实现只使用手机内置相机的实时(帧率为20Hz)自然特征跟踪系统，得到相机的姿态（6DOF）。文中使用的是有纹理的平面物体提取简化的sift和ferns特征。[2]DanielWagner,PoseTrackingfromNaturalFeaturesonMobilePhone