增强现实技术在古遗址复原中的应用研究

发布时间：2017-09-05 04:54

  本文关键词：增强现实技术在古遗址复原中的应用研究

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【摘要】：我国拥有着丰富的文化遗产资源,这些宝贵的历史遗产随着时代的变迁、自然的侵蚀以及一些人为因素遭到了严重的破损或已经不复存在,因此遗址的保护与开发受到人们的高度重视。在这个计算机普及的时代,人们利用基于计算机视觉的技术来对这些遗址进行保护。近年来,增强现实技术是计算机领域中的研究热点,因此研究者把增强现实技术应用在遗址的保护中,使人们更直观的了解这些遗址的历史意义。本文中,利用基于场景平面跟踪原理对西安未央宫一处遗址实现复原,采用Harris-SIFT结合算法与RANSAC算法来计算单应性,确定位姿。利用增强现实技术实现多角度虚实融合的增强现实系统。主要包含以下内容：1.本文分析了传统的摄像机标定算法并进行推导,针对摄像机通常有畸变的情况,研究了基于平面直线求取摄像机的畸变系数,通过实验分析,论证了该方法的有效性。2.本文采用了Harris-SIFT结合的算法对平面区域进行兴趣点检测、匹配,并引入RANSAC算法,通过实验分析,采用RANSAC算法对匹配点提纯后,可以显著地提高兴趣点的匹配精度。3.设计并实现了一个基于场景平面跟踪的无标识增强现实系统。这个算法首先是对区域进行兴趣点的检测与匹配,在对摄像机完全认知的情况下,选取平面内的四个对应的点进行单应性矩阵求解,然后进行位姿估计,这样就有效的避免了人工设置标志物的工作量。通过OpenGL接口将三维模型准确的融合在相机拍摄的真实场景之中,呈现出多角度的虚实融合。
【关键词】：增强现实 摄像机标定 跟踪配准 遗址复原
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：K878;TP391.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外发展及应用现状9-13
• 1.2.1 发展现状9-10
• 1.2.2 应用现状10-13
• 1.3 本文主要研究内容13
• 1.4 本文的组织和结构13-16
• 第二章 增强现实相关技术16-26
• 2.1 增强现实概念16
• 2.2 增强现实的支撑技术16-22
• 2.2.1 显示技术17-19
• 2.2.2 三维注册技术19-22
• 2.2.3 标定技术22
• 2.3 增强现实的开发工具22-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第三章 基于场景平面的跟踪配准26-52
• 3.1 系统的三维注册原理26-30
• 3.2 经典的平面结构跟踪配准算法30-34
• 3.3 摄像机标定与畸变34-39
• 3.3.1 传统的摄像机标定原理34-36
• 3.3.2 摄像机的畸变36-39
• 3.4 平面兴趣点的检测及匹配39-45
• 3.4.1 兴趣点检测原理39-42
• 3.4.2 鲁棒的RANSAC算法提纯42-43
• 3.4.3 实验结果及分析43-45
• 3.5 兴趣点三维模型显示45-50
• 3.5.1 模型的建模与操作45-47
• 3.5.2 模型文件预览47-49
• 3.5.3 OpenGL中加载绘制模型49-50
• 3.6 本章小结50-52
• 第四章 基于平面结构的无标记增强现实系统的设计与实现52-60
• 4.1 系统开发环境介绍52-53
• 4.2 无标记AR系统的实现流程及模块53-57
• 4.2.1 系统的工作流程53-54
• 4.2.2 视频流处理模块54-55
• 4.2.3 跟踪模块55
• 4.2.4 虚实融合显示模块55-57
• 4.3 实验结果及分析57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 总结展望60-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果66-68
• 致谢68

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本文编号：795933