机械电子工程硕士论文-基于pc的ar目标跟踪系统的研究与应用

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1、上海大学硕士学位论文基于PC的AR目标跟踪系统的研究与应用姓名：李德强申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：朱方文20040201摘要本文讨论用于蒸于PC平台的AR(AugmentedRealivy。增强现实)系统中的动态曩标黢踪技术。目标躐踪技术是AR技术的一个重要组成部分。AR系统根据用户的视点为用户显示对应的场景，由予AR系统中的许多图像酆是由多边形橡成鲍图形，场景图像豹变更也就是图形的更新。如果希耀做到为用户显示的场景没有闽烁，图像的更新频率必须达到25—30帧／秒。丽生成什么图形与用户的视点

2、位置和视线方向密切稠关，因此AR系统必须突对跟踪用户的视点并计算出其空间位嚣和方向，跟踪的速度必须满足上述频率要求。在AR系统中通常蠲3D传感器(电磁或者声纳)来测量目标物体的德置和方向，但怒这两种方法受到跟踪精度和跟踪距离的限制[1】[21。利用立体视擞技术柬§琵踩增强瑷实系统中豹鞠标兹俗可敬克服3D憧感器所癸有的歙点，霞话越来越受到广泛的重视。但是，由于基于立体视觉的目标跟踪算法需要的计算量很大，在实甄静旋瘸中系统l嚣踪瓣探凌髂的实薅瞧受到袋稍。爱以，挺齑实露一篷麓基于视觉技术的目标跟踪需要解决的一个关键

3、问题。提毫爨踩系绞貔实对拣有三秘方法可镞选择：1．选用姨速硬{拳，降低≥器令周期减少处理时间：2．对算法进行优化，采用熙优的处理技术，降低任务的复杂度，麸露降低熬个处理对阕；3．采用多壤解决方案，多个处理零元箨为一个系绞毫磬曩工作，并行处理用户任务。使用快速元件受其物理极限的影响，很难大幅度提高目标跟踪系统的实时性，薅且成本瞧太昂爨。为了避免使爆毫性熊图形工份站，降低系统成本，本文研究衽PC机上采用优化算法和多机并行的解决方案来提高跟踪系统的实时性。研究采用安装在目标物体上(AR系统用户的视点)反映目标物体位

4、鬣和方向的人工橼志来简化目标提取过程，并给出了满足AR系统实时性要求的、安装在运动目标上的人工标志特征点掇取和匿配算法。然后，彼埔一个可以跺黼人工标志在图像中运动的跟踪窗口减小人工特征点提取的计算凝，并使用卡尔曼滤器琰测跟踪窗嗣中心的鞔迹。交螽，稠雳MPI并乎亍套乏术褥躐踪算法分解为三个节点进程，幽三个CPU并行执行以谶一步减少处理时间。本文实验瘊蠲豹图缘鹭楚鑫jCCD摄豫掇在鑫然毙照条件下慕策熬工俸场豢图像，文中的算法用vc++语言在WindowsNT平螽下编稷实现。关键词：AR技术，跟踪窗F1，卡尔曼滤波

5、器，MPI，2D，3DAbstractArealtimetrackingtechnologybasedonPCplatformwasdiscussed．ItwasusedinarlAR(AugmentedReality、systemfortrackingthemovementofavisitorandcalculatingthelocationandorientationofhis／herviewpoint．ObjecttrackingtechnologyisanimportantpartofARtechno

6、logy．TheARsystemdisplayssuitablesceneforthevisitor,whichweredeterminedbythevisitor’Slocationandorientationinthespace．InanARsystem，picturesmustbechangedattheratenotlessthan25to30framespersecondinordertoproduceasmoothimagesequencethatmaketheusersimmerseintoth

7、eARenvironmentwithoutunease．ThisraterequiresthetrackingsysteminanARsystemmusthavesimilarrateforlocationandorientationupdating．Usually3Dsensors，suchasMagneticTrackerandultra—sonicTracker,wereusedinARsystemtotrackthelocationandorientationoftheobjects【1，2]．But

8、theirtrackingdistanceandprecisionwerelimited．AndtheMagneticTrackercouldn’tbeusedinmagneticenvironment．Vision-basedOpticalTracker,whichisattractingmoreandmoreattention，doesnotsufferofsuchlimitations．But