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增强现实中关键技术的研究

作　者: 郑宁斐
导　师: 吴成柯
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 增强现实软件平台视频捕捉 DirectShow 自定标
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 586次
引　用: 4次
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内容摘要

随着21世纪的到来,人类进入了一个全新的多媒体时代。作为多媒体中最重要、最具表现力和最复杂的数字视频处理,也随着时代的发展取得了长足的进步。增强现实技术(AR-Augmented Reality),是随着虚拟现实技术(VR-Virtual Reality)迅速发展和实际应用需要而出现的一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术,是一种将真实场景同虚拟场景融合的技术。增强现实技术强调了真实世界与虚拟世界的融合一体,是真实世界与虚拟世界在三维空间上的整合,并具有实时交互功能。增强现实技术的研究与应用是一个典型的交叉学科的高技术领域,涉及了计算机图形学、并行处理、计算机视觉、传感器及人工智能等多种技术,将广泛应用于工程设计、医疗、军亭、教育、娱乐、旅游等领域。本论文主要研究目标是实现一个基于PC的增强现实软件平台。根据增强现实系统的特点,采用Visual C++6 .0和DirectX9.0 SDK进行系统开发。该软件平台包括实现平台功能的核心模块,以及实现增强现实各种需要的功能模块。本论文分两部分,第一部分介绍了增强现实系统中摄相机的自定标技术。摄像机自标定算法一直是计算机视觉领域的研究热点,本文利用场景中的圆和线,拟合二次曲线,进而计算圆环点的像,最后求得单应性矩阵。实验结果表明了我们的算法在增强现实系统中是切实可行。第二部分详细介绍了增强现实软件平台的实现方法,分析了增强现实的实时图形显示和交互功能的需要,提出了一种增强现实软件平台的设计和实现方案,并具体介绍视频捕捉和合成显示模块的实现原理和具体实现方法。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 增强现实技术概述  8-10
  1.2 增强现实的发展历史  10-12
  1.3 应用价值  12-13
  1.4 论文内容及作者所完成的工作  13-14
第二章相机定标和射影几何基础知识  14-28
  2.1 相机定标的基础知识  14-19
  2.2 射影几何基础知识  19-28
    2.2.1 二维空间  19-24
    2.2.2 三维空间  24-28
第三章摄相机自定标技术  28-36
  3.1 相机自定标技术介绍  28-29
  3.2 传统自标定方法  29-31
    3.2.1 直接求解Kruppa 方程的自标定  29-30
    3.2.2 基于绝对二次曲面的自标定  30-31
  3.3 增强系统中的摄像机标定  31-36
    3.3.1 利用二次曲线拟合和圆环点进行摄像机标定  31-32
    3.3.2 定标算法描述  32-36
第四章增强现实系统整体设计  36-40
  4.1 系统的硬件组成  36-37
  4.2 系统的软件环境  37-39
    4.2.1 软件的构架  37-38
    4.2.2 软件运行界面  38-39
  4.3 整体框架  39-40
第五章增强现实软件系统功能模块的实现  40-52
  5.1 DIRECTSHOW 简介  40-44
    5.1.1 DirectShow 技术  40-41
    5.1.2 Filter 的种类  41-42
    5.1.3 Filter Graph Manager  42-43
    5.1.4 媒体样本(Media Sample)和分配口(Allocator)  43-44
  5.2 视频采集模块的实现  44-48
    5.2.1 采集Filter  45
    5.2.2 采集设备枚举  45-46
    5.2.3 视频采集的具体实现  46-47
    5.2.4 采集参数设置  47
    5.2.5 热插拔的支持  47-48
  5.3 视频叠加FILTER 模块  48-50
    5.3.1 叠加原理  48
    5.3.2 Filter 框架设计  48-49
    5.3.3 Filter 实现  49-50
  5.4 VMR FILTER  50-51
  5.5 调试FILTER  51-52
结论  52-54
致谢  54-56
参考文献  56-58
研究成果  58

增强现实中关键技术的研究

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