基于模板跟踪的实时无标志点注册算法

为了解决不依赖于标志点的增强现实系统的环境注册问题,提出了一种基于选定模板跟踪的无标志点注册算法。该算法使用已标定的单目摄像机进行场景捕捉,通过对运动目标上的选定模板进行实时跟踪,获得每帧场景图像中的对应特征,利用透射投影变换计算运动区域的单应性约束后,再结合摄像机内参数,完成对目标的3维姿态估计,从而得到场景的3维环境注册信息。实现了一种基于该算法的无标志点的增强现实系统。介绍了系统结构和工作流程,试验结果验证了理论的正确性和系统的鲁棒性。     

基于图像匹配的户外环境注册算法

为实现高速鲁棒的户外增强现实系统,提出了一种新的基于图像匹配算法的解决方案,同时描述了系统框架和工作原理,并在景深远小于物距的近似条件下,提出了一种基于全局视频信息的注册方法,即将环境注册问题通过基于快速傅里叶变换的图像匹配算法来实现。该方法先对当前摄像机摄入的图像和系统预存图像进行匹配;再将计算出的匹配信息对虚拟模型进行变换后叠加到当前的摄入图像上;最后输出到头盔显示设备,以实现户外增强现实。与已有方法相比,该方法具有运算量小、精度高、速度快的优点,试验结果证明了理论推导的正确性和该算法应用于数字圆明园重建的可行性。     

增强现实场景光源的实时检测方法和真实感渲染框架

首先通过检测视频定位标记表面辐照度的变化和真实光源之间的关系建立模型;然后在交互过程中迭代计算真实场景中光源的强度和方向,并将它集成到一个高效的基于场景管理的增强现实应用开发框架中．实验结果表明,使用该算法自动生成的虚拟光源可以近似地逼近真实场景的光照,在具有一个或多个真实光源的增强现实环境中使虚拟物体和真实物体能产生近似一致的光照效果．     

基于Vuforia SDK与模型追踪技术的PC端AR技术开发

增强现实(AR)技术是一种实时计算摄像机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术,它可以在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。近年来,AR在移动设备上应用广泛,但在PC端却很少被应用,而AR作为一种很好的展示技术,应被广泛应用到合适的PC端。笔者针对目前应用于移动端的Vuforia SDK进行了充分研究,并将其与基于模型的追踪技术相结合,开发出一种PC端的AR技术应用,并成功将其应用于"海洋石油981"平台的互动展示。     

基于围线追踪的完全欧氏距离变换算法

本文以吴立德等１９９６年中文提出了基于边过程的围线追踪算出发点，设计并实现了一个在二值图像中进行完全欧氏距离变换的算法，算法首先求出二值图像的围线，然后沿围线从近向远扩展计算欧氏距离，算法能够计算精确的欧氏距离，对算法的时间和空间需求进行了简要的分析，讨论了算法的一些有关性质，并给出了实现程序运行中得到的一些实验数据，结果表明算法在多数情况下能够运行快，占用内存少，有较好的自适应性，因此有较好的实     

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。     

基于改进ORB算法的虚实注册方法

针对增强现实(AR)中虚实注册的精度和实时性易受图像纹理和不均匀光照影响的问题,提出一种改进的ORB算法予以解决。首先,设置ORB特征点数量和距离阈值对图像特征点稠密区域进行优化,利用并行算法保留特征值较大的N个特征点;然后,采用离散差异特征增强光照不均匀变化时的稳定性,将改进的ORB与词袋(BOF)模型结合,实现基准图像的快速检索;最后,利用图像间的单应性关系实现虚实注册。从准确性和实时性两方面对提出的改进ORB算法与原始ORB算法、尺度不变特征变换(SIFT)算法和加速稳健特征(SURF)算法进行了对比实验分析,结果显示改进ORB算法的注册时间平均降低了约40%,准确性达到了95%以上。实验结果表明,所提出的算法在不同纹理和不均匀光照的情况下,具有更高的实时性、准确性。     

增强现实应用中基于三维模型的手形追踪

本文介绍了一种基于三维模型的分步迭代法来实现对全局和局部手运动的估计追踪。手部位置由ICP(Iterative Closed point)算法和因式分解法求得的掌形近似。结合自然手运动限制，本文采用基于序列的Monte Carlo算法追踪手指运动。最后采用在姿态估计和手指关节追踪之间的迭代算法得到一个精确的结构估计。实验证实本方法对自然手势运动具有较好的精确性和鲁棒性。     

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。     

基于人脸关键特征的眼镜增强匹配算法

提出了一种基于人脸特征识别的增强现实的个性化眼镜匹配算法.针对人的脸部特征,采用了人脸识别技术,能够准确定位到摄像头下的人脸的形状特征.在获得人脸的特征点之后,根据人脸特征进行眼镜素材模型的位置增强绑定,并通过相应的图像处理模块,对已有的眼镜素材模型进行人脸特征点匹配的调整操作,根据检测到的人脸大小及位置进行调整,使得...     

面向增强现实的移动视点下室外视频的阴影检测

针对增强现实中移动视点下的室外场景检测问题,提出一种基于光流跟踪的阴影在线检测算法.首先将当前帧中待检测的阴影分为将前一帧阴影跟踪过来的阴影部分和因视点改变出现的新阴影部分;然后在GraphCut框架下对跟踪结果进行优化,以消除光流跟踪产生的累积误差;再利用阴影区域的光照特点,如太阳光与天空光强度比值等,提取优化后的跟踪阴影区域的阴影特征,在线地检测新进的阴影区域;最后再次利用GraphCut算法对检测到的初始新阴影区域进行优化,消除基于阈值的方法检测独立新进阴影时产生的误差.在Matlab平台下对不同复杂度的室外场景进行实验的结果表明,该算法不仅能有效地减少跟踪阴影的误差,而且可准确地检测到室外场景中经常存在的软影.     

一种新型的交互式增强现实系统

增强现实是随着虚拟现实技术的发展而衍生小来的。它抒计算机产生的虚拟物体合成到真实环境当中。本文采用ARToolKit系统作为开发环境,Open Dynamic Engille（ODE）为动力学引擎以及利用Open Scene Graph（OSG）图形引擎开发包,将增强现实技术与碰撞检测技术相结合实现了一种新型的交互式增强现实系统。     

增强现实三维注册中标识点匹配算法研究与改进

基于标识点的增强现实系统中,计算机生成的虚拟物体需要正确地注册到相应的标识点上构成对现实环境的增强.针对增强现实三维注册过程中传统算法标识点匹配过程中误识率较高,匹配不够精确的不足,提出了将相对误差法进行改进实现增强现实中的三维注册,同时提出了将基于颜色直方图的图像匹配原理引入增强现实的三维注册过程中,通过实验验证与分析,改进后的匹配算法与传统算法相比减少了标识的误识率,提高了注册精度,已成功应用于增强现实系统的三维注册过程中.     

图像处理在工业制造中的应用

简要介绍了图像处理系统的各组成部分,着重介绍了图像处理技术在工业制造方面的几个应用,其中包括工业制造过程中对产品的自动检测、工业自动化生产中的立体视觉以及制造业中的虚拟现实技术等。     

Fast Non-Rigid Surface Detection,Registration and Realistic Augmentation

We present a real-time method for detecting deformable surfaces, with no need whatsoever for a priori pose knowledge. Our method starts from a set of wide baseline point matches between an undeformed image of the object and the image in which it is to be detected. The matches are used not only to detect but also to compute a precise mapping from one to the other. The algorithm is robust to large deformations, lighting changes, motion blur, and occlusions. It runs at 10 frames per second on a 2.8 GHz PC.We demonstrate its applicability by using it to realistically modify the texture of a deforming surface and to handle complex illumination effects. Combining deformable meshes with a well designed robust estimator is key to dealing with the large number of parameters involved in modeling deformable surfaces and rejecting erroneous matches for error rates of more than 90%, which is considerably more than what is required in practice.     

混合现实中的人机交互综述

经过20多年的发展,混合现实相关技术已经取得了长足的进步,展示出强劲的发展动力.人机交互是混合现实的重要支撑技术,也是近年来国内外的研究热点.多年来,混合现实中的人机交互研究一直在探索更加自然和高效的交互方式.文中围绕该领域近几年的发展趋势,重点讨论了混合现实中的人机交互设计原则与评估方法、关键技术,调研了不同交互技术在混合现实中的应用现状,最后做出总结并提出存在的问题.     

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。     

基于镂空标志的保结构增强现实标志隐藏方法

标志是室内增强现实应用中广泛使用的相机定标辅助工具,但标志的出现降低了虚实融合的真实感,极大地影响了增强现实画面的和谐度.基于图像修复的标志隐藏方法能够修复去除标志后的画面空洞,但大面积的图像修复往往难以无缝衔接背景的结构特征.为此,设计了一种镂空标志,将传统标志中与定标无关的区域镂空,以减少图像修复区域的面积;并提出一种基于镂空标志的增强现实标志隐藏方法,充分利用镂空标志镂空区域中的背景结构信息,通过一种先修复结构再修复其他区域的保结构图像修复方法,达到快速、无缝的标志隐藏效果.通过ARToolKit增强现实平台和自建测试背景进行实验,结果表明,增强现实标志隐藏方法修复误差小且不影响摄像机的定标精度,弥补了现有方法因大面积图像修复所导致的破坏背景结构特征的不足.