基于方形边框标识的增强现实三维注册方法

基于计算机视觉的注册算法是增强现实系统最为关键的组成部分。针对人工标识注册的局限性与自然特征注册的速度限制,通过引入黑色边框的方式,结合自然特征设计了一种新的标识物注册方法。方法利用视频帧中标识物的边缘特征完成标识的初定位与快速跟踪,在标识中间区域提取ORB特征点,并利用随机抽样一致性(RANSAC)算法筛选得到的匹配点对,求解确定摄像机的位姿,利用前向后向光流跟踪优化检测效率。实验结果表明:注册方法在标识物运动情况下可准确完成注册,连续帧注册速率可达100帧/s。     

移动增强现实中视觉三维注册方法的实现

为了提高移动增强现实注册技术的性能,采用了一种基于计算机视觉的注册算法。该方法利用ARToolkit中的标识检测法查找相关的标识和特征点,然后基于视觉三维注册算法得到模型视图矩阵,最后在相应位置绘制虚拟物体。实验结果表明这种注册方法在实时性、稳定性、抗遮挡性方面效果良好,满足移动增强现实系统高精度三维注册的要求。     

一种增强现实系统的三维注册方法

三维注册技术是增强现实系统研究的一个重要方面。现有的增强现实技术三维注册方法都是用平面标志来作为定位基准的,且系统构造较复杂,图象处理所需计算量较大,还会因此引入误差。该文提出了一种使用立体标志物的基于视觉的三维注册方法。该方法只需要一个彩色ＣＣＤ摄像机就可以完成三维环境注册,并且不需要进行复杂的图象处理运算,这种新方法能够有效简化注册系统和算法,并且能消除使用多个传感器的配合误差。     

增强现实中的三维注册算法研究

系统地分析了三维注册的几个关键步骤，重点分析了影响摄像机标定精度的原因并提出了相应的修正方法，考虑到增强现实动态系统对实时性要求很高，文中采用了基于标识的跟踪预测方法，以做到实时无缝融合。     

基于仿射重投影的增强现实三维注册方法

针对增强现实虚实配准中的无标志点虚实场景注册问题,提出一种基于仿射重投影与自然特征点追踪相结合的虚实注册方法.该方法以仿射变换为桥梁来建立欧氏空间下的摄像机坐标系与世界坐标系之间的变换关系,它与OpenGL等当前流行的图形渲染工具一致,具有更强的通用性;采用基于分类的自然特征匹配策略,能够在视角和视点发生大幅度变化情况下依然正常工作;提出基于特征点集合的仿射坐标系定义方法,使增强现实系统在最小配置下只需4点追踪成功即可完成注册,比需要6点的透视投影方法具有更好的健壮性和精确性.实验结果表明,该方法的运算速度能够达到18帧/s,具有较好的实时性;同时注册误差保持在5mm以内,达到令人满意的配准精度.     

基于标识与自然纹理特征的三维注册方法研究

三维注册方法是增强现实系统研究的一个重要方面。现有的三维注册方法普遍采用已知标识完成任务；但存在明显的局限性，它必须保证真实场景中标识的可见性。提出了一种基于ARToolKit中规则标识与自然纹理特征的三维注册方法。该方法只在离线图像处理阶段使用一次已知标识就可以完成三维注册，并不需要保证实时注册阶段标识可见，即便纹理部分被遮挡仍能正确注册。这种新方法能够大大提高增强现实系统的适用性。     

视触觉融合的增强现实三维注册方法

增强现实技术是近年来人机交互领域的研究热点.在增强现实环境下加入触觉感知,可使用户在真实场景中看到并感知到虚拟对象.为了实现增强现实环境下与虚拟对象之间更加自然的交互,提出一种视触觉融合的三维注册方法.基于图像视觉技术获得三维注册矩阵;借助空间转换关系求解出触觉空间与图像空间的转换关系;结合两者与摄像头空间的关系实现视...     

基于SURF的增强现实标识物跟踪注册

针对基于标识物的增强现实跟踪注册方法对复杂环境的适应能力和鲁棒性的不足,提出一种用SURF实现标识物跟踪注册的改进算法。用SURF对平面标识物的特征点进行检测与描述,采用K-means算法对检测出的标识物特征点集合进行聚类分析得到其聚类中心,结合对视频图像中标识物的阈值分割与连通域分析,以聚类中心构建标识物的SURF特征点坐标系,通过矩阵变换实现标识物的跟踪注册。实验结果表明,该算法的增强现实系统具备较好的鲁棒性、稳定性和实时性。     

基于金字塔光流法的移动增强现实三维跟踪注册研究

应用于室外场景识别的移动增强现实系统,需要保持高效且精准的三维注册,从而实现稳定的虚实融合。为了减小复杂场景对目标跟踪的影响,提出一种基于AKAZE和金字塔光流法相结合的三维跟踪注册方法,采用AKAZE算法检测视频流图像的特征点,再用光流法对目标区域进行持续跟踪,实现特征匹配后计算摄像机标定结果,最终完成三维跟踪注册。实验结果表明,该方法能实现实时持续的目标跟踪,同时三维注册效果良好。     

一种基于视沉的增强现实三维注册算法

为了提高增强现实系统三维注册的精度和效率，提出了一种基于计算机视觉的增强现实三维注射算法，并已将其用于采用透射式头盔显示器的增强现实系统中，该算法有如下特点：（1）构架简单，实用性强，一般情况下只需4个平面标志物就可实现三维注册；（2）工作范围大，甚至可以应用到室外的增强现实系统中；（30数值求解过程最线性过程，误差小，可以满足增强现实系统高精度三维注册的要求，另外，应用这种算法所需要作的图象处理计算量很小，其典型系统包括一个彩色CCD和几个不同颜色的标志点，由于很容易获得标志点的对应像面位置，而且不需要计算图象对，因此实时性好，是一般图形工作站和PC机上的增强现实系统进行实时注册的算法基础。     

一种健壮的三维注册方法——对ARToolKit的改进

对增强现实二次开发工具ARToolKit的三维注册方法进行改进,使系统能够在标识部分被遮挡情况下完成三维注册.给出了算法的详细流程和运行结果.     

基于Android平台的移动增强现实的应用与研究

随着智能手机软硬件技术的不断革新,配置有GPS导航、电子罗盘、加速度计等功能模块的智能手机已成为增强现实技术的理想平台。与传统的移动增强现实系统采用基于机器视觉的注册方法不同,提出一种采用多传感器的注册方法,并设计了一个基于Android平台的传感器式移动增强现实系统。该系统不仅具有用户导航功能,还具有地图定位功能。在户外环境的测试结果表明,该系统将虚拟信息与真实环境进行很好的融合,具有较高的用户体验性和较强的实用性。     

一种无标记点三维点云自动拼接技术

基于相位投影和双目的三维光学测量系统已经广泛应用于各领域.受投影光测量系统单次测量范围大小的限制,对大型物体的测量需要在表面粘贴圆形标记点进行多次拼接的缺点,探讨一种基于SIFT的无标记点自动拼接技术.该技术采用SIFT方法获取两次测量的特征点,其次结合RANSAC求出图像特征点的匹配关系,再根据立体匹配中图像特征点与三维点云之间的对应关系,将二维特征点的对应关系映射到三维点云的对应关系上,最后由SVD奇异值分解算法求得旋转和平移矩阵实现拼接.实验证明:该方法可以避免在被测量对象上粘贴标记点,能够快速准确地实现自动拼接.     

PTZ摄像机视频与三维模型的配准技术研究

针对基于投影纹理映射的虚实融合系统,提出了一种PTZ摄像机视频与三维模型实时配准的技术.选取PTZ摄像机若干特定姿态的子图像组成一张全景图像,进行最优匹配图像的搜索,用SURF图像配准的方法对实时视频图像进行透视变换,利用最优匹配图像的三维投影信息将实时视频图像精确投影到三维模型中.实验结果表明,该算法具有较高的准确性,适用于虚实融合系统中PTZ摄像机视频的三维配准.     

基于投影图像 SURF 特征提取的三维模型配准

针对传统三维模型配准方法存在对点云初始位置有一定要求、模型配准的精度有 时不高等问题,提出了一种基于三维模型投影图像 SURF 特征提取的三维模型配准方法。首先 通过扫描三维模型数据确定投影图像的范围,判断每个投影图像像素所隶属的模型网格,并求 解从投影图像到纹理图像的映射关系,从而获取二维投影图像;然后对这两幅投影图像分别进 行 SURF 特征点的选取与特征值的计算,并按 SURF 特征值进行特征匹配,再根据投影图像像 素点与三维网格端点的映射关系计算三维特征点对;最后通过匹配的特征点对求取模型变换矩 阵完成三维模型的配准。实验结果表明,该方法在配准时间变化不大的前提下,有效提高了配 准精度,并具有较好的鲁棒性。     

利用共轭梯度法重建三维物体表面算法的研究

通过立体视觉方法能得到一些分散点处表面信息,根据这些分散点处三维表面信息,可对三维表面进行重建,文中主要讨论利用共轭梯度法重建三维物体表面的算法。     

基于标识与自然纹理特征的三维注册方法研究

三维注册方法是增强现实系统研究的一个重要方面。现有的三维注册方法普遍采用已知标识完成任务,但存在明显的局限性,它必须保证真实场景中标识的可见性。提出了一种基于ARToolKit中规则标识与自然纹理特征的三维注册方法。该方法只在离线图像处理阶段使用一次已知标识就可以完成三维注册,并不需要保证实时注册阶段标识可见,即便纹理部分被遮挡仍能正确注册。这种新方法能够大大提高增强现实系统的适用性。     

A distributed device diagnostics system utilizing augmented reality and 3D audio

Augmented reality (AR), combining virtual environments with the perception of the real world, can be used to provide instructions for routine maintenance and error diagnostics of technical devices. The Rockwell Science Center (RSC) is developing a system that utilizes AR techniques to provide “X-ray vision” into real objects. The system can overlay 3D rendered objects, animations, and text annotations onto the video image of a known object. An automated speech recognition system allows the user to query the status of device components. The response is given as an animated rendition of a CAD model and/or as auditory cues using 3D audio. This diagnostics system also allows the user to leave spoken annotations attached to device modules as ASCII text. The position of the user/camera relative to the device is tracked by a computer-vision-based tracking system using fiducial markers. The system is implemented on a distributed network of PCs, utilizing standard commercial off-the-shelf components (COTS).     

An experimental study on the role of 3D sound in augmented reality environment

Investigation of augmented reality (AR) environments has become a popular research topic for engineers, computer and cognitive scientists. Although application oriented studies focused on audio AR environments have been published, little work has been done to vigorously study and evaluate the important research questions of the effectiveness of three-dimensional (3D) sound in the AR context, and to what extent the addition of 3D sound would contribute to the AR experience.

Thus, we have developed two AR environments and performed vigorous experiments with human subjects to study the effects of 3D sound in the AR context. The study concerns two scenarios. In the first scenario, one participant must use vision only and vision with 3D sound to judge the relative depth of augmented virtual objects. In the second scenario, two participants must cooperate to perform a joint task in a game-based AR environment.

Hence, the goals of this study are (1) to access the impact of 3D sound on depth perception in a single-camera AR environment, (2) to study the impact of 3D sound on task performance and the feeling of ‘human presence and collaboration’, (3) to better understand the role of 3D sound in human–computer and human–human interactions, (4) to investigate if gender can affect the impact of 3D sound in AR environments. The outcomes of this research can have a useful impact on the development of audio AR systems, which provide more immersive, realistic and entertaining experiences by introducing 3D sound. Our results suggest that 3D sound in AR environment significantly improves the accuracy of depth judgment and improves task performance. Our results also suggest that 3D sound contributes significantly to the feeling of human presence and collaboration and helps the subjects to ‘identify spatial objects’.