面向增强现实的三维跟踪技术

发布时间：2021-07-28 01:44

　　增强现实技术为实现精确的虚实配准,需要准确理解客观三维世界的空间语义信息。三维跟踪旨在时间序列中连续估计目标物体和相机之间的欧式变换关系,即连续估计六自由度的位姿参数,该技术于增强现实之中有重要作用。随着智能移动设备和其他可穿戴类产品的普及,基于视觉的三维跟踪技术因其简单精准的特点在AR研究中备受重视,具有广泛实际的应用价值。本文主要关注基于单目RGB图像的三维物体跟踪问题。三维跟踪有几十年的研究基础,但仍有许多挑战性因素限制其在实际中应用。一方面,物体本身的物理属性差异巨大,另一方面,外部环境有各种棘手因素,如复杂背景、运动模糊、快速位移等。尤其是,单眼视觉在没有空间几何先验知识的情况下,二维到三维信息的推断极易受到干扰。近年来深度学习展现出强劲的特征抽象和模型拟合能力,在很多学术领域取得较大的突破性成果,将深度学习应用到三维跟踪问题中已逐步发展为新的研究趋势。该方法能够从训练数据中学习物体位姿合适的特征描述,具有传统方法不具备的优势。因此,本文将三维跟踪问题与深度学习结合,并完成以下工作:首先,提出基于重构自编码的六自由度位姿估计方法。结合位姿估计的特点,将任务合理划分成位置预测和... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１增强现实应用示例图［２］?［５］??２０１５年，ＡＲ手游Ｐｏｋｅｍｏｎ?ｇｏ［２］开始在世界范围风靡，增强现实成功引爆??

１．３本文主要工作??本文在上述研宄的基础上，提出一种在复杂环境下适用于通用物体（丰富??纹理或弱纹理物体）的自动化三维跟踪方法。本文算法总体流程如图１－２所??示。为了与真实环境中的实物交互，我们首先需要定位物体的位置，并在后续??过程中持续跟踪物体的运动。这种直观的认识决定算法包括两个阶段，一是初??始化检测，—＊是时序跟踪。??＇开始????＾?＼??ＲＧＢ图像??釆集模块??０?１??｜初４化?｜跟踪??｜橇逢??重置??系统状态??图１－２三维跟踪系统流程图??初始化状态下，系统将检测物体的位置与轮廓，预测物体的粗略姿态，通??过最小化投影轮廓和物体边缘的距离，迭代优化预测姿态。跟踪状态下，只关??注位姿的帧间变化，以上一帧的位姿作为先验，通过位姿迭代优化获得当前帧??的结果。为了处理帧间大幅运动或物体出入视野导致的跟踪丢失，系统可重启??检测算法进

２．１＿１相机麵和位化??计算机视觉是一门教机器如何“看”的学科，从平面图像信息中获取空间??立体信息，必定涉及相机几何模型，其中最经典的是针孔相机模型，如图２－１??所示，它描述了三维点投影的成像过程。下面将从针孔成像原理出发，建立相??机的数学模型，给出其相应的数学表达。为便于数学表达，首先约定三大空间??坐标系：世界直角坐标系、相机直角坐标系、像平面坐标系，具体的成像过程??可分为两次坐标系之间的转换。??９??


本文编号：3306952