基于增强现实的博物馆文物展示系统设计与实现
发布时间：2021-06-14 21:47
增强现实（Augmented Reality）技术近年来正在现实生活中大放异彩,它通过计算机将虚拟场景与真实世界场景进行融合,再由显示设备将虚实融合景象展现给用户,人类因此获得极大的观感提升[1]。增强现实技术因其出色的沉浸式体验以及自然的交互在各个领域获得发展,目前其已经广泛应用在军事、教育、娱乐等领域。图像识别跟踪技术是增强现实能够实现的重要组成部分,它直接利用了摄像头拍摄到的图像,识别到目标物体的位置,并对该物体进行跟踪。图像识别跟踪在安防监控、教育等领域得到充分应用。在现有的博物馆文物展示方式中,常采用较传统的展台模式,但随着计算机技术继续发展,图像技术与多媒体技术也不断应用在博物馆展览中,博物馆展览开始了从实物、图片等形式朝多样化的方向发展转变[2]。如今增强现实技术已经出现,我们理应看到增强现实技术在博物馆文物展示方面的应用前景,以此来提高博物馆文物展示的趣味性,增强博物馆传播与发展历史文化的能力。本文以实现一款基于增强现实的文物展示系统为目标,采用“荆楚农具文化展”为背景主题,具体工作有:在开发前期分析了如木犁、纺车等10款具有代表性的农耕文物特点,并根据这些文物的相关历...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：48 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１典型的ＡＲ?（增强现实）系统结构??我们可以从这个系统结构屮叫以看到，虚拟场以中成１?丫Ｌ元负贵虛拟场跫的逑??设和其他如传感器等外设的管理；显示器负责显示虚实融合后的影像
１５此同时，??处理单元还会根据外部设备捕捉的信息对真实场景和虚拟场景的相对位置进行??分析，将真实场设的世界坐标系Ｎ虚拟场读的叱标系进行转化，以此保证真实场??景与虚拟场景的一致性。增强现实系统的交互模块也需要外部交互设备的支持，??交〖１：设备采集到的交互信总经过系统处理后讨以实现与虛拟场设进彳／？交互的功??能。增强现实系统最直接体现的是合成输出模块，该部分将经过处理后的虚实结??合画面输出到外部显示设备中，这可以让人直接观看到增强后的虚实融合场景。??增强现实系统工作框架如图２．２所示。??场?ＩＩ?虚?人?ｆｒ??景?ｆ?维?实?机?成??跟?场?交?１＾１??Ｅ?１?ｆ?一踪一景一互＾像??采?ｖｌ：?ｎ?操?输??集?｜?册?成?作?出??图２．?２增强现实系统的工作框架??２．?２三维跟踪注册技术??三维跟踪注册技术是实现一个增强现实系统的基础与关键［１７１，选择合适的三??维跟踪注册方法可以很大程度让这个系统性能苻所提升，存时这也决定着整个开??发工作的难易。它通过对现实场景中的图像或物体进行跟踪与定位（跟踪），以??及对图像采集设缶在实场设屮的位置、角度、状态等倍总进彳／＇实时捕捉，进而??根据真实场景与虚拟场景的世界坐标系转换来确定虚拟影像在虚拟场景中的位??置（注册），通过外部显示设备显示出虚拟物品、影像的正确位置，这样整个三??维跟踪注册部分便完成了【１８】。目前增强现实系统所采用的三维跟踪注册技术会根??据不同元件或技术进而产生分类，具体不同的三维跟踪注册技术分类如图２．３所??示。??７??
硕士学位论之??ＭＡＳＨ?Ｒ?Ｓ?Ｉ?ＩＩＩ?ＳＩＳ??三：维跟踪注册技术??Ｉ?ｗｒ－ｉｉｍｍ＇ｗ：?１?｜?稱?ｒ？硬?Ａ?传感器?｜?｜??ａ．?基??于?Ｓ??图２．?３三维跟踪注册技术分类??２．２．１基于计算机视觉的跟踪注册技术??基于计算机视觉三维跟踪注册技术的现论基础为Ｌ丨？算机视觉相关理论，其屯??点是对真实世界的图像等信息依靠计算机视觉相关算法来处理三维跟踪注册１１９］。??由于检测对象有所不同，基于计算机视觉维跟踪注册技术根据不同的检测对象??会有不同的工作方法，下面将基于不同检测对象分别进行介绍。??（１）基于标识物??基于标识物的跟踪注册技术需要我们先在真实场景种放置特定标识物，利用??摄像机获取标识物的阁像信息，再报据ｉ十兑机视觉的理论还原出摄像机的姿态，??经过位姿变化矩阵确定真实场景中物品与虚拟场景种物品的对应位置，这样对虚??拟场景与虚拟物品的跟踪注册才算完成。Ｉ：作流程如图２．４所示。??跟踪注—｝?１标识物Ｉ只别??虚拟成＾￣￣、ｉｋ小？ｐｒｐｙ机Ｉ??Ｔ??，加??真实场景?＾摄像机采集??（含标识物）?场景信息??阁２．４猫于标ｍ物的三维跟踪注册工作流程??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]AR技术在科技馆古代农具展示中的研究及实现[J]. 冯晓琪,刘念,郭霄宇,郑世珏. 计算机工程与科学. 2019(12)
[2]基于视觉的增强现实三维注册技术综述[J]. 侯守明,韩吉,张煜东,朱子秋. 系统仿真学报. 2019(11)
[3]增强现实中三维跟踪注册技术概述[J]. 韩玉仁,李铁军,杨冬. 计算机工程与应用. 2019(21)
[4]数字科技馆的建设实践与思考[J]. 李巍巍. 科技传播. 2019(14)
[5]浅谈增强现实技术在博物馆展示中的应用[J]. 丁梦莹. 汉字文化. 2018(15)
[6]增强现实技术研究现状及发展趋势[J]. 王宇希,张凤军,刘越. 科技导报. 2018(10)
[7]AR增强现实技术的原理及现实应用[J]. 李京燕. 艺术科技. 2018(05)
[8]增强现实技术综述[J]. 胡天宇,张权福,沈永捷,董惠媛. 电脑知识与技术. 2017(34)
[9]增强现实技术及其在各领域的应用现状与发展[J]. 杨铭,郭晓川,孔陈祥. 电子世界. 2017(20)
[10]增强现实技术综述[J]. 侯颖,许威威. 计算机测量与控制. 2017(02)
硕士论文
[1]基于深度学习的图像匹配算法研究[D]. 万尧.南昌大学 2019
[2]增强现实（AR）在少儿汉字综合教育学习产品开发中的应用与研究[D]. 温卓方.陕西师范大学 2019
[3]浅谈增强现实与其在艺术领域的应用[D]. 刘雨晴.湖北美术学院 2018
[4]增强现实技术在建筑设计中的应用研究[D]. 刘剑峰.河南大学 2018
[5]基于改进SURF算法图像匹配方法研究[D]. 储蓄.安徽理工大学 2017
[6]基于三维标识物的医用增强现实跟踪注册方法研究[D]. 韩雪.吉林大学 2017
[7]基于Android系统的移动通信设备图像噪声处理优化[D]. 吴军生.北京邮电大学 2016
[8]基于移动终端的增强现实装配技术[D]. 宋春雨.广东工业大学 2014
[9]移动增强现实中跟踪注册的关键技术研究[D]. 陈灿鑫.华南理工大学 2013
[10]一种手机访问MLDB的缓存替换策略应用研究[D]. 高雅琪.华中师范大学 2013
本文编号：3230267
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：48 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１典型的ＡＲ?（增强现实）系统结构??我们可以从这个系统结构屮叫以看到，虚拟场以中成１?丫Ｌ元负贵虛拟场跫的逑??设和其他如传感器等外设的管理；显示器负责显示虚实融合后的影像
１５此同时，??处理单元还会根据外部设备捕捉的信息对真实场景和虚拟场景的相对位置进行??分析，将真实场设的世界坐标系Ｎ虚拟场读的叱标系进行转化，以此保证真实场??景与虚拟场景的一致性。增强现实系统的交互模块也需要外部交互设备的支持，??交〖１：设备采集到的交互信总经过系统处理后讨以实现与虛拟场设进彳／？交互的功??能。增强现实系统最直接体现的是合成输出模块，该部分将经过处理后的虚实结??合画面输出到外部显示设备中，这可以让人直接观看到增强后的虚实融合场景。??增强现实系统工作框架如图２．２所示。??场?ＩＩ?虚?人?ｆｒ??景?ｆ?维?实?机?成??跟?场?交?１＾１??Ｅ?１?ｆ?一踪一景一互＾像??采?ｖｌ：?ｎ?操?输??集?｜?册?成?作?出??图２．?２增强现实系统的工作框架??２．?２三维跟踪注册技术??三维跟踪注册技术是实现一个增强现实系统的基础与关键［１７１，选择合适的三??维跟踪注册方法可以很大程度让这个系统性能苻所提升，存时这也决定着整个开??发工作的难易。它通过对现实场景中的图像或物体进行跟踪与定位（跟踪），以??及对图像采集设缶在实场设屮的位置、角度、状态等倍总进彳／＇实时捕捉，进而??根据真实场景与虚拟场景的世界坐标系转换来确定虚拟影像在虚拟场景中的位??置（注册），通过外部显示设备显示出虚拟物品、影像的正确位置，这样整个三??维跟踪注册部分便完成了【１８】。目前增强现实系统所采用的三维跟踪注册技术会根??据不同元件或技术进而产生分类，具体不同的三维跟踪注册技术分类如图２．３所??示。??７??
硕士学位论之??ＭＡＳＨ?Ｒ?Ｓ?Ｉ?ＩＩＩ?ＳＩＳ??三：维跟踪注册技术??Ｉ?ｗｒ－ｉｉｍｍ＇ｗ：?１?｜?稱?ｒ？硬?Ａ?传感器?｜?｜??ａ．?基??于?Ｓ??图２．?３三维跟踪注册技术分类??２．２．１基于计算机视觉的跟踪注册技术??基于计算机视觉三维跟踪注册技术的现论基础为Ｌ丨？算机视觉相关理论，其屯??点是对真实世界的图像等信息依靠计算机视觉相关算法来处理三维跟踪注册１１９］。??由于检测对象有所不同，基于计算机视觉维跟踪注册技术根据不同的检测对象??会有不同的工作方法，下面将基于不同检测对象分别进行介绍。??（１）基于标识物??基于标识物的跟踪注册技术需要我们先在真实场景种放置特定标识物，利用??摄像机获取标识物的阁像信息，再报据ｉ十兑机视觉的理论还原出摄像机的姿态，??经过位姿变化矩阵确定真实场景中物品与虚拟场景种物品的对应位置，这样对虚??拟场景与虚拟物品的跟踪注册才算完成。Ｉ：作流程如图２．４所示。??跟踪注—｝?１标识物Ｉ只别??虚拟成＾￣￣、ｉｋ小？ｐｒｐｙ机Ｉ??Ｔ??，加??真实场景?＾摄像机采集??（含标识物）?场景信息??阁２．４猫于标ｍ物的三维跟踪注册工作流程??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]AR技术在科技馆古代农具展示中的研究及实现[J]. 冯晓琪,刘念,郭霄宇,郑世珏. 计算机工程与科学. 2019(12)
[2]基于视觉的增强现实三维注册技术综述[J]. 侯守明,韩吉,张煜东,朱子秋. 系统仿真学报. 2019(11)
[3]增强现实中三维跟踪注册技术概述[J]. 韩玉仁,李铁军,杨冬. 计算机工程与应用. 2019(21)
[4]数字科技馆的建设实践与思考[J]. 李巍巍. 科技传播. 2019(14)
[5]浅谈增强现实技术在博物馆展示中的应用[J]. 丁梦莹. 汉字文化. 2018(15)
[6]增强现实技术研究现状及发展趋势[J]. 王宇希,张凤军,刘越. 科技导报. 2018(10)
[7]AR增强现实技术的原理及现实应用[J]. 李京燕. 艺术科技. 2018(05)
[8]增强现实技术综述[J]. 胡天宇,张权福,沈永捷,董惠媛. 电脑知识与技术. 2017(34)
[9]增强现实技术及其在各领域的应用现状与发展[J]. 杨铭,郭晓川,孔陈祥. 电子世界. 2017(20)
[10]增强现实技术综述[J]. 侯颖,许威威. 计算机测量与控制. 2017(02)
硕士论文
[1]基于深度学习的图像匹配算法研究[D]. 万尧.南昌大学 2019
[2]增强现实（AR）在少儿汉字综合教育学习产品开发中的应用与研究[D]. 温卓方.陕西师范大学 2019
[3]浅谈增强现实与其在艺术领域的应用[D]. 刘雨晴.湖北美术学院 2018
[4]增强现实技术在建筑设计中的应用研究[D]. 刘剑峰.河南大学 2018
[5]基于改进SURF算法图像匹配方法研究[D]. 储蓄.安徽理工大学 2017
[6]基于三维标识物的医用增强现实跟踪注册方法研究[D]. 韩雪.吉林大学 2017
[7]基于Android系统的移动通信设备图像噪声处理优化[D]. 吴军生.北京邮电大学 2016
[8]基于移动终端的增强现实装配技术[D]. 宋春雨.广东工业大学 2014
[9]移动增强现实中跟踪注册的关键技术研究[D]. 陈灿鑫.华南理工大学 2013
[10]一种手机访问MLDB的缓存替换策略应用研究[D]. 高雅琪.华中师范大学 2013
本文编号：3230267
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