基于特征点的增强现实跟踪注册算法研究

发布时间：2022-10-10 22:00

　　增强现实是将虚拟信息与现实环境相结合来实现交互的可视化技术,作为新兴技术在近些年得到快速地发展。增强现实技术主要包括跟踪注册技术、虚实融合技术以及实时交互技术,而跟踪注册技术是实现增强现实的关键。现有的跟踪注册技术大多采用基于特征点的方式进行目标识别,通过特征点提取、匹配和跟踪进行姿态估计完成虚实融合。本文针对基于特征点方法存在运算速率低、稳定性较差及受复杂环境影响等问题,改进特征点检测匹配算法以提高匹配效率和精度,在此基础上,改进基于区域和特征点的跟踪注册方法以提高跟踪注册的准确性、稳定性和实时性,主要研究内容如下:（1）针对特征点检测匹配算法存在计算复杂度较高和准确性较低的问题,本文提出了结合快速定向二进制描述（Oriented Fast and Rotated Brief,ORB）和快速视网膜关键点（Fast Retina Keypoint,FREAK）的特征点检测匹配算法,提高了特征提取与匹配速度。在匹配点提纯阶段,针对传统随机抽样一致（Random Sample Consensus,RANSAC）算法估计单应性矩阵的不足,利用汉明距离粗过滤错误匹配点对,并将其进行升序排列,采... 

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 课题国内外研究现状
        1.2.1 基于人工标识的跟踪注册技术
        1.2.2 基于无标识的跟踪注册技术
    1.3 论文研究的内容
    1.4 论文章节安排
2 跟踪注册相关理论及技术基础
    2.1 特征点检测与匹配
        2.1.1 特征点检测
        2.1.2 特征点匹配
    2.2 目标跟踪
        2.2.1 基于特征点的跟踪
        2.2.2 基于区域的跟踪
    2.3 相机姿态估计
        2.3.1 跟踪注册涉及的坐标系
        2.3.2 摄像机外部参数求解
        2.3.3 摄像机内部参数标定
    2.4 本章小结
3 特征点检测与匹配
    3.1 特征点提取与描述
        3.1.1 ORB特征点提取
        3.1.2 FREAK特征点描述
    3.2 改进RANSAC算法
    3.3 实验结果及分析
    3.4 本章小结
4 基于区域的混合跟踪注册方法
    4.1 基于CBWH均值漂移的混合跟踪算法
        4.1.1 CBWH均值漂移跟踪算法
        4.1.2 目标重定位
        4.1.3 背景及目标模型更新
    4.2 基于CBWH均值漂移的混合跟踪注册方法
    4.3 实验结果及分析
        4.3.1 目标跟踪结果
        4.3.2 相机姿态跟踪及虚拟模型注册结果
    4.4 本章小结
5 基于特征点的跟踪注册方法
    5.1 光流法原理
        5.1.1 金字塔光流法
        5.1.2 现有基于光流法的跟踪注册方法
    5.2 改进的基于光流法的跟踪注册方法
    5.3 实验结果及分析
        5.3.1 特征点选取
        5.3.2 相机姿态跟踪结果
        5.3.3 虚实注册效果
    5.4 本章小结
6 结论与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]深度学习的目标跟踪算法综述[J]. 李玺,查宇飞,张天柱,崔振,左旺孟,侯志强,卢湖川,王菡子.  中国图象图形学报. 2019(12)
[2]一种改进的户外移动增强现实三维注册方法[J]. 黄碧辉,吴勇,郑森源,林月煌.  武汉大学学报(信息科学版). 2019(12)
[3]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)
[4]基于机器视觉的增强现实盲区装配方法[J]. 王增磊,晏玉祥,韩德川,白晓亮,张树生.  西北工业大学学报. 2019(03)
[5]尺度及主方向改正的ORB特征匹配算法[J]. 柴江龙,樊彦国,王斌,韩志聪.  计算机工程与应用. 2019(13)
[6]基于核相关滤波器无标识AR的目标跟踪仿真[J]. 张志利,王超,龙勇,王韶迪.  系统仿真学报. 2018(11)
[7]移动增强现实跟踪注册技术概述[J]. 刘佳,王强,张小瑞,陆熊.  南京信息工程大学学报(自然科学版). 2018(02)
[8]基于顺序采样评估的二进制特征匹配方法[J]. 贺黎,周传伟,张坤,石朝侠.  计算机工程. 2017(08)
[9]基于三维标识物的虚实配准方法研究[J]. 卢韶芳,韩雪,关馨.  吉林大学学报(信息科学版). 2017(03)
[10]基于改进RANSAC算法的单应矩阵鲁棒估计方法[J]. 夏克付,李鹏飞,陈小平.  计算机工程与应用. 2017(23)

硕士论文
[1]无标识增强现实实时场景识别与跟踪注册算法研究[D]. 秦鸣谦.重庆邮电大学 2018
[2]增强现实系统中的实时稳定姿态跟踪[D]. 李磊.华中科技大学 2017
[3]基于平面特征点的增强现实注册算法研究[D]. 蔡洪柱.杭州电子科技大学 2013



本文编号：3690429