2015年基于传感器的移动增强现实实现应用 学位论文.doc

厦门大学软件学院 基于传感器的移动增强现实 实现及应用 研究生姓名 白 浩 东 院 系 软件工程学院 专 业 计 算 机 研究方向 移动增强现实 指导教师 强彦 提交日期 2014年5月 摘 要 增强现实是将现实环境和虚拟信息进行适当合成的技术，与此相对应的是虚拟现实技术，则是将用户放置在一个完全人造的虚拟世界之中。增强现实在真实场景的基础上叠加信息：通常是将计算机生成的有关图形或者额外文字信息叠加到用户周围环境，完成视觉说明或者任务引导。 由于桌面电脑系统的移动便携性的严重不足，使得基于桌面电脑的增强现实系统应用受到了极大的限制。与此同时，移动设备的快速发展，其单机多媒体计算能力的大幅提升，则为增强现实在嵌入式移动设备上的实现奠定了良好的基础，同时也为其应用与推广提供了广阔的平台。在移动设备的有限计算资源情况下，如何快速高效地搭建增强现实系统，并使其具有跨平台特性，是现阶段增强现实研究的一个热点和难点。 本文在智能手机平台上针对增强现实进行了深入有效的研究。完成了Android增强现实系统的开发环境搭建；完成了基于传感器的移动增强现实的摄像头视频图像获取和传感器数据获取的代码实现；完成了基于以上两种数据融合的内容叠加。最终实现并演示了基本的移动增强现实系统原型。我的设计是基于传感器跟踪的三维注册，通过实时收集智能手机的螺旋仪和加速度计的反馈数据，定位手机摄像头的位置和姿态，并叠加虚拟物体到特定方位和角度。特点是不需要设定目标物体，主要依赖于硬件传感器，算法相对简单，适用于室外大场景的增强现实应用。本设计在基于传感器配准算法的基础上，开发了一个移动增强现实系统样例，并进行了相关应用的设计和实现。具体的研究工作主要实现以下方面： (1) 综述移动增强现实技术的发展和研究现状，深入了解移动增强现实的现有平台和相关实现技术； (2) 掌握移动设备摄像头图像和传感器数据的获取， 熟练移动增强现实库德尔使用，完成基于传感器的移动增强现实应用框架的搭建； (3) 设计并实现基于以上系统原型的样例应用，完成针对该应用的相关人机交互接口设计。 关键词：增强现实，智能手机，Android, 传感器Sensor-based mobile augmented reality Implementation and Application ABSTRACT The augmented reality is a kind of technology that combines the reality environment and the virtual image together at the same time. Compared with the virtual reality, which places user into a complete artificial world builded by computer vision technology, the augmented reality adds some additional information to the real scene: usually overlaying the related computer graphics or additional text information on the image of the environment around users to complete visual navigation or task instructions. As the serious lack of portability, the augmented reality applications on the desktop computer are limited largely. However, the rapid development of mobile devices, and the significantly improved multimedia computing resources and various build-in sensors of the stand-alone devices have laid a good foundation for the implementation of mobile augmented reality system, as well as provided a broad platform