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《华中科技大学》 2005年
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基于单目视觉的增强现实技术研究

张浩  
【摘要】:增强现实是把计算机生成的虚拟物体信息合成到用户感知的真实世界中的一种技术。本文针对增强现实技术在遥操作中的应用,对基于单目视觉的增强现实系统的关键技术——图像边缘检测,相机标定技术进行了研究,提出了基于单目视觉的增强现实系统的理论框架,并开发了一个室内交互式增强现实应用程序。 本文首先阐述了课题背景和增强现实的内涵、历史现状,总结了基于单目视觉的增强现实系统构成的基本条件,指出了影响增强现实系统性能的关键技术——图像边缘检测技术和相机标定技术。 在标志物图像的边缘检测环节,首先介绍了数字图像和灰度的概念,通过实验的方法选取了系统进行单一阈值处理的阈值。同时针对有代表性的几种边缘提取算法进行了比较,选取了Laplacian 算子作为边缘提取算子。 增强现实系统中注册的根本问题是世界坐标系,摄像机坐标系,图像平面坐标系,象素平面坐标系之间的坐标转换问题。本文分析了两种情况下相机的标定模型,即理想的相机模型和考虑畸变的相机模型,针对相机畸变模型,推导出了相机内外参数和坐标变换矩阵,用于增强现实程序中虚拟物体的注册。 本文中的增强现实系统采用AC-511 型摄像头作为视频输入设备,普通显示器作为输出设备。实现了虚拟的工作物体——机械手和真实工作环境的融合。
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