增强现实关键技术研究

【摘要】： 增强现实(Augmented Reality, AR)技术是将计算机生成的虚拟图形和摄像机采集到的真实世界的场景有机的合成起来,从而增加操纵者的环境感知度,并使其可以和操纵者进行人机交互的虚拟现实技术。增强现实技术在医疗、军事、工业、教育、娱乐和工程等领域都将具有非常广阔的应用前景,是目前虚拟现实领域的研究热点。 本文以“无人飞机遥现操控与模拟系统”为项目背景,对增强现实技术进行了全面深入的分析。 首先,概述了增强现实技术的研究意义、研究现状和存在的问题。然后系统地论述了增强现实的应用领域、特点和系统结构,并对增强现实中的显示技术、注册技术等关键技术进行了讨论。 其次,根据无人机定位跟踪的需要,分析比较了机械式跟踪技术、磁传感跟踪技术、GPS跟踪技术、超声波跟踪技术、惯性跟踪技术和光学跟踪技术的优缺点。提出了无人机遥现增强现实注册技术的解决方案。 最后,在分析了基于计算机视觉的三维注册技术的基础上,针对其中的注册误差问题,提出了一种基于卡尔曼滤波的预测方法。该方法以四元数描述头部旋转,以符合高斯-马尔可夫过程描述的运动模型表示头部的位移运动。通过仿真试验证明,取得了较好的预测效果。可以有效降低注册误差,提高注册精度。