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移动增强现实博物馆导览应用研究

作　者: 钟志鹏
导　师: 王涌天
学　校: 北京理工大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 移动增强现实博物馆导览物体识别无标跟踪
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

增强现实(Augmented Reality,AR)是一种将计算机生成的虚拟信息与用户周围的真实场景相融合以增强用户对周围环境感知能力的技术。近年来随着手持设备性能的提高,增强现实技术逐渐被移植到手持设备上。在手持设备上实现的增强现实技术,即移动增强现实技术,越来越受到人们的关注。现有的博物馆导览方式提供的信息不够丰富,人机交互方式不够人性化。本文将移动增强现实技术引入到博物馆导览中,构建了一种新型博物馆导览系统。与现有的博物馆导览方式相比,本文所提出的系统提供的展品信息更丰富、全面,人机交互方式更加自然,而且无需租借任何设备,能够更广泛的适用于博物馆导览应用中。本文的主要研究工作如下:(1)从用户的角度出发,分析了移动增强现实博物馆导览系统的功能需求,对系统的总体架构进行了设计。针对智能手机的多样性,提出了服务器端和手机端相结合的双模式展品识别架构,能给用户提供更多使用选择。(2)研究了移动增强现实博物馆导览系统展品识别功能的实现方法。在服务器端采用了词汇树结合图像匹配的方法实现海量展品的精确识别;在手机端采用视觉词袋结合支持向量机的方法实现少量展品实时识别,采用了空间位置约束的方法来减少待识别展品的个数。两种展品识别模式通过视觉定位的技术连接起来,不需要安装任何辅助定位设备。(3)研究了移动增强现实博物馆导览系统跟踪注册功能的实现方法。在手机端实现了基于自然特征的无标跟踪注册方法。(4)开发了移动增强现实博物馆导览系统原型,并对其进行实验测试。实验结果表明,将移动增强现实技术应用于博物馆导览是可行且实用的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 移动增强现实概述  10-13
  1.3 博物馆导览系统研究现状  13-14
    1.3.1 国外研究现状  13-14
    1.3.2 国内研究现状  14
  1.4 研究内容及论文结构  14-16
第2章博物馆导览系统分析与设计  16-27
  2.1 系统功能需求  16
  2.2 系统总体架构设计  16-22
  2.3 数据库设计  22-24
  2.4 系统环境  24-26
    2.4.1 系统运行环境  24-25
    2.4.2 系统开发环境  25-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章博物馆导览系统展品识别技术实现  27-46
  3.1 物体识别概述  27-37
    3.1.1 物体识别步骤  28-29
    3.1.2 特征提取算法  29-36
    3.1.3 特征匹配算法  36
    3.1.4 剔除伪匹配算法  36-37
  3.2 服务器端海量展品识别实现  37-41
    3.2.1 词汇树构建  38-39
    3.2.2 图像快速向量化表示  39-40
    3.2.3 图像检索  40
    3.2.4 识别结果求精  40-41
  3.3 手机端少量展品实时识别实现  41-45
    3.3.1 基于BoW 与SVM 结合的物体识别  42-44
    3.3.2 空间位置约束减少待识别展品个数  44-45
  3.4 本章小结  45-46
第4章博物馆导览系统跟踪注册技术实现  46-56
  4.1 跟踪注册概述  46-49
    4.1.1 坐标变换  48-49
    4.1.2 平面间单应性  49
  4.2 手机端基于自然特征的跟踪注册方法实现  49-55
    4.2.1 Android 智能手机摄像头图像色彩转换  50-51
    4.2.2 SURF 自然特征提取  51
    4.2.3 FLANN 快速特征匹配  51-52
    4.2.4 RANSAC 计算单应性矩阵  52
    4.2.5 LM 姿态估计  52-53
    4.2.6 OpenGL ES 三维渲染  53-55
  4.3 本章小结  55-56
第5章博物馆导览系统原型测试  56-62
  5.1 展品识别测试  56-60
  5.2 跟踪注册测试  60-61
  5.3 本章小结  61-62
结论  62-64
参考文献  64-68
攻读学位期间发表论文与研究成果清单  68-69
致谢  69

移动增强现实博物馆导览应用研究

内容摘要

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