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基于特征匹配增强现实技术的研究与改进 若冰杨 传媒学院，临沂大学 临沂市，中国 yrb7103@ 摘要：增强现实是一个新兴的技术虚拟现实，它有一个很大的发展和应用前景。增强现实技术涉及知识传感器，图像识别，计算机视觉，人机交互，虚拟现实，等诸多领域。关键技术包括显示，注册和跟踪，交互式等，其中注册和跟踪是最重要的技术。在增强现实系统中，对传统的方法注册和跟踪技术所存在不准确，低效率等问题。在本文中，改善功能匹配算法采用的是增强现实系统。实验结果表明，与传统的方法相比，改进算法可以显著提高注册和跟踪的效率。 关键词：增强现实技术;特性匹配;登记; ARToolKit 引言 增强现实（简称AR），也被称为模拟真实世界，结合传感器技术，虚拟现实技术，图像识别，人机交互技术。在最近几年，增强现实技术被广泛应用于医疗，机械制造及维修，娱乐，军事，遗产，横向显示等诸多领域。 在参考资料1，AR定义为具有以下三个特征的系统[1]： 1）结合实际和虚拟 2）实时交互式 3）3-D注册 目前，几种流行的增强现实系统是ARTOOLKIT[2]，ARSTudio[2]和ARtag[3]。 ARTOOLKIT，其中由广岛市立大学的加藤博士开发 ，开源的，也是最广泛使用的AR开发包。它有良好的执行效率和跟踪性但有较高的假识别率的致命弱点，因为它使用的简单模板匹配算法。ARSTudio由加拿大卡尔顿大学的马利克开发。该系统引入了进程 跟踪标记。当标记被部分堵塞，使用其他可见拐角的信息，你仍然可以判断相机的外部参数，其中在一定程度上提高了系统的鲁棒性。 ARtag是近年来开发的AR库，其中的基础上做了很多改进，其ARTOOLKIT，解决ARTOOLKIT的问题。但 这不利于研究和推广，因为ARtag库不是开源的。 本文基于前人的研究成果， 传统的LK跟踪算法进行了改进，并使用增强现实系统。实验结果表明改进LK算法较好地解决传统的问题，并提高效率增强现实系统。 Ⅱ.增强现实技术 AR的优势 经过几年的发展，增强现实已成为虚拟领域的一个非常重要的分支现实。相比传统的虚拟现实技术，增强现实技术具有明显的优势。主增强现实技术的优点是为如下： 增强现实技术具有更好意义上现实。虚拟现实技术是模拟在计算机的现实世界，给人一种身临其境的感觉。 VR技术强调的是，虚拟环境是主角及其现实的真实世界的依赖程度模拟。然而，增强现实技术是真实世界的有机结合和虚拟环境。因此，增强现实中有更好的质感。 增强现实有更好的互动。由于VR技术强调的是虚拟环境是发挥主导作用，用户在处于被动的地位。然而，增强现实强调的是虚拟的有机融合环境和现实世界中，用户可以主动参与。因此，增强现实有更好的交互性。 增强现实的基本流程 增强现实技术的基本原理是：通过传感器，虚拟场景和现实世界有机整合，营造出逼真的场景，这样可以大大增强虚拟现实的身临其境和互动环境[5]。因此，增强现实技术具有很大的应用和发展前景。 增强现实的基本程序是：首先， 计算到虚拟模型的仿射变换照相机平面上，根据摄像机的位置和在现实世界中的标记信息。然后，绘制虚拟模型仿射变换矩阵的基础上。最后，有机的实现现实世界的视频和虚拟模型，显示在终端显示屏上。具体 流增强现实分为以下4步骤[5]： （1）获取真实世界的信息它是通过输入设备，如图像传感器收集并输入主要获得真实世界的信息。 （2）分析现实世界和摄像头位置信息这一步主要是通过图像识别技术，来分析现实世界和摄像头位置信息，并获得虚拟的信息模型中的位置。 （3）生成的虚拟模型生成与该位置的虚拟模型虚拟模型。 （4）将虚拟模型进到视频最后，虚拟模型有机融入视频和显示终端显示屏上。增强现实的基本工作流程图表如图1所示。 增强现实的关键技术 增强现实技术涉及传感器，图像识别，计算机视觉，人机交互，虚拟现实，知识等诸多领域。该增强现实的关键技术包括显示器，注册和跟踪，互动等[39]。该以下详细分析这些不同的技术。 显示技术主要是指在输出增强现实装置。主要功能是以显示真正的有机融合数据世界的虚拟模型。目前的显示器技术分为透射头盔显示，投影显示器和手持式显示。 X对准和跟踪技术是基于当前的现实世界空间的数据，使用图像识别技术，获得虚拟模型的正确的位置和方向在现实世界中，使虚拟模型完全匹配的真实世界。注册和跟踪的核心技术，增强现实，而关键确定增强现实的表现制度。实现融合的虚拟模型的和现实世界是注册的前提和跟踪技术。注册和跟踪技术主要包括计算机视觉，光学系统，全球定位系统，超声波，磁场等。目前，基于计算机视觉技术是最用途广泛，主要包括基于标记的和自然特征为基础的。其中，天然基于特征的技术还不成熟。因此，在当前的增