基于手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)26.pdf

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1、基于手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)生：雷娟報(bào)告內(nèi)容包括：?1.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的研究意義?2.移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的研究現(xiàn)狀、研究方法?3.現(xiàn)階段所做工作及下一階段研究計(jì)劃?1.什么是AR？?增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AugmentedReality）是將現(xiàn)實(shí)世界和計(jì)算機(jī)生成的信息融合在一起的技術(shù)，這些信息可以是圖像，文字和三維模型等等。?2.AR系統(tǒng)框架?增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的三個(gè)特性：（1）虛實(shí)結(jié)合（2）實(shí)時(shí)交互（3）顯示設(shè)備位姿確定(registration)?移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)：移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時(shí)跟蹤手機(jī)在真實(shí)場(chǎng)景中的位置及姿態(tài)，并根據(jù)這些信息計(jì)算出虛擬物體在攝像機(jī)中的坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)虛擬物體畫面與真實(shí)場(chǎng)景畫面精準(zhǔn)匹配，即r

2、egistration（即手機(jī)的空間位置和姿態(tài)）的性能是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵。?應(yīng)用前景：校園、博物館導(dǎo)游，購(gòu)物指南，工程設(shè)計(jì)和室內(nèi)的裝修設(shè)計(jì)等等。?移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（MobileAugmentedReality，簡(jiǎn)稱MAR）目標(biāo)是將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效地應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備終端，拓展增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。?移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（MAR）的性能指標(biāo)：?（1）跟蹤目標(biāo)位置的正確性?（2）響應(yīng)時(shí)間?（3）魯棒性?（4）跟蹤范圍等2、研究現(xiàn)狀?移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（MAR）研究主要是兩類方法：?1.基于硬件傳感器的方法常見的有磁場(chǎng)、聲學(xué)、光學(xué)、慣性等四類傳感器跟蹤技術(shù)。?2.基于視覺的方法2.1基于marker的方

3、法2.2基于自然特征的方法一.基于傳感器的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)方法?以慣性傳感器（電子指南針）跟蹤為例：采用這種方式的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，手機(jī)是最為合適的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，目前智能手機(jī)上GPS、攝像頭和指南針的搭配已經(jīng)可以初步實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)——將鏡頭對(duì)準(zhǔn)餐館，關(guān)于這個(gè)餐館的評(píng)價(jià)會(huì)浮現(xiàn)在畫面之上，例如:Layer、Wiketude等。但是存在GPS精度問題，電子指南針易受周邊設(shè)備(鐵磁器等)的影響，無線互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率等的限制，目前還沒有產(chǎn)生穩(wěn)定的實(shí)際應(yīng)用。?必須裝置:攝像頭、顯示屏、GPS、電子指南針原理:1）通過GPS取得緯度、經(jīng)度和高度信息，通過電子指南針取得面向的方向，確定MAR搜索

4、的范圍；2）指定搜索內(nèi)容，發(fā)送搜索范圍的數(shù)據(jù)；3）通過無線互聯(lián)，將從網(wǎng)絡(luò)獲取的信息疊加在顯示屏上。在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)GPS+Sensor方式的原理圖二.基于視覺的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)方法?原理基于視覺的跟蹤技術(shù)不需要額外的硬件設(shè)備，通過在視頻圖像對(duì)檢測(cè)到的特征進(jìn)行分析，得到空間點(diǎn)和圖像點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算相機(jī)的位置和姿態(tài)。?分為兩大類方法：基于標(biāo)記的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)基于自然特征的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)基于人工標(biāo)記的方法：在真實(shí)場(chǎng)景中放置標(biāo)識(shí)作為跟蹤基準(zhǔn)，通過對(duì)含有標(biāo)識(shí)的圖像進(jìn)行處理，得到空間點(diǎn)與圖像點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算相機(jī)位姿，實(shí)現(xiàn)相機(jī)跟蹤。讀取視頻，進(jìn)行邊緣檢測(cè)，檢測(cè)得到四邊形，內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行歸一化，從標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中

5、進(jìn)行檢索，獲取標(biāo)識(shí)的空間信息?；谌斯?biāo)記的方法目前應(yīng)用比較多的是采用ARtoolkit工具包，計(jì)算位姿的方法有多種，其中文獻(xiàn)[1]中采用的方法與張正友的平面標(biāo)定法類似這是文獻(xiàn)[1]計(jì)算R,T的方法，通過單應(yīng)性矩陣得到的攝像機(jī)外參只是一個(gè)估計(jì)值，往往不夠精確，且很容易受到噪聲的影響，不同的方法在進(jìn)行R，T的優(yōu)化上不同（利用優(yōu)化標(biāo)識(shí)角點(diǎn)在圖像平面上的重投影誤差），抑制噪聲帶來的影響，得到準(zhǔn)確的外參，使得合成的虛擬物體能夠保持平穩(wěn)而不發(fā)生漂移或抖動(dòng)。[1]董子龍，章國(guó)鋒等，基于漢字標(biāo)志的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基于自然特征的跟蹤方法?基于標(biāo)識(shí)的跟蹤技術(shù)的實(shí)現(xiàn)依賴于放置在真實(shí)場(chǎng)景中的標(biāo)志物，在

6、很大程度上限制了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用。?基于標(biāo)識(shí)的跟蹤技術(shù)只適合小范圍的AR應(yīng)用，而基于自然特征的跟蹤技術(shù)可以適用戶外等大范圍的應(yīng)用，且與基于marker的跟蹤相比，在光照變化比較大和遮擋情況下更魯棒。?基本原理與基于標(biāo)識(shí)的跟蹤技術(shù)類似，不過這里采用自然特征而不是人工marker，例如sift、harris等。?傳統(tǒng)AR是在平面物體上疊加虛擬信息，例如DanielWagner等的“PoseTrackingfromNaturalFeaturesonMobilePhones”（ISMAR2008）；?未來AR的研究方向應(yīng)為三維場(chǎng)景下虛擬信息的疊加，其中較有代表性的方法是GeorgKle

7、in等的“ParallelTrackingandMappingonaCameraPhone”（ISMAR2009）。?PoseTrackingfromNaturalFeaturesonMobilePhones?這篇文章[2]第一個(gè)實(shí)現(xiàn)只使用手機(jī)內(nèi)置相機(jī)的實(shí)時(shí)(幀率為20Hz)自然特征跟蹤系統(tǒng)，得到相機(jī)的姿態(tài)（6DOF）。?文中使用的是有紋理的平面物體提取簡(jiǎn)化的sift和ferns特征。[2]DanielWagner,PoseTrackingfromNaturalFeaturesonMobilePhone