毕业答辩-基于传感器的移动增强现实实现及应用.ppt

基于传感器的移动增强现实实现及应用,太原理工大学软件工程1024班,概述,增强现实是将现实环境和虚拟信息进行适当合成的技术，与此相对应的是虚拟现实技术，则是将用户放置在一个完全人造的虚拟世界之中。增强现实在真实场景的基础上叠加信息：通常是将计算机生成的有关图形或者额外文字信息叠加到用户周围环境，完成视觉说明或者任务引导。由于桌面电脑系统的移动便携性的严重不足，使得基于桌面电脑的增强现实系统应用受到了极大的限制。与此同时，移动设备的快速发展，其单机多媒体计算能力的大幅提升，则为增强现实在嵌入式移动设备上的实现奠定了良好的基础，同时也为其应用与推广提供了广阔的平台。,在移动设备的有限计算资源情况下，如何快速高效地搭建增强现实系统，并使其具有跨平台特性，是现阶段增强现实研究的一个热点和难点。本文在智能手机平台上针对增强现实进行了深入有效的研究。完成了Android增强现实系统的开发环境搭建；完成了基于传感器的移动增强现实的摄像头视频图像获取和传感器数据获取的代码实现；完成了基于以上两种数据融合的内容叠加。最终实现并演示了基本的移动增强现实系统原型。,移动增强现实系统的研究现状,现阶段的增强现实应用系统大多基于以X86构架的个人电脑为代表的通用型计算系统进行开发和实现，虽然该平台为AR系统提供了强大的计算处理能力的支持，但是其硬件平台的整体便携性和应用范围的灵活实用性却相当有限，极大地限制了AR系统在实际应用中的推广。而与此同时，手持式移动多媒体设备的迅猛发展，却为此提供了良好的解决思路，将AR系统在开放高效的移动平台下实现，并整合多种硬件资源，最终完成有实用价值的市场产品，就成为现在研究的重点。,增强现实的核心实现在于虚拟物体在现实世界的三维注册，即如何准确地将计算机生成的虚拟信息正确地“放置”到现实物理世界的三维空间中。目前有两种解决方案被广泛应用。第一种是基于计算机视觉识别跟踪算法的三维注册9,10,11,12,13,14，如图,移动增强现实系统的研究现状,通过使用摄像头对预先定义的目标物体进行空间位置的识别和跟踪，可以计算得出摄像头与目标物体即图中正方形黑框的空间三维关系，最终虚拟的彩色正方体被正确叠加并显示在屏幕中。特点是定位精确，但是计算复杂，要求目标物体始终要在摄像头的取景范围之内，适用于室内增强现实应用场景。第二种是基于传感器跟踪的三维注册,移动增强现实系统的研究现状,通过实时收集智能手机的螺旋仪和加速度计的反馈数据，定位手机摄像头的位置和姿态，并叠加虚拟物体到特定方位和角度。特点是不需要设定目标物体，主要依赖于硬件传感器，算法相对简单，适用于室外大场景的增强现实应用。,本课题研究内容,本文在基于Android手机实验开发平台上进行了深入有效的研究。在基于传感器配准算法的基础上，开发了一个移动增强现实系统样例，并进行了相关应用的设计和实现。具体的研究工作主要从以下方面展开：(1)综述移动增强现实技术的发展和研究现状，深入了解移动增强现实的现有平台和相关实现技术；(2)掌握移动设备摄像头图像和传感器数据的获取，熟练移动增强现实库德尔使用，完成基于传感器的移动增强现实应用框架的搭建；(3)设计并实现基于以上系统原型的样例应用，完成针对该应用的相关人机交互接口设计。,总结,基于传感器的移动增强现实系统是增强现实研究的一个重要发展方向，其扩展增强现实的应用平台，并提供了更广阔的应用环境和技术支撑。所实现的系统虽然能够稳定流畅运行，但是仍然存在不足和待改进的地方(1)跟踪匹配方式。在当前的手机开发平台中，由于传感器精度的限制，叠加的虚拟物体会存在小范围漂移，这个问题可以通过综合使用多个传感器来进行实时校正。(2)应用交互方式。手机移动增强现实平台由于其体积小，造成了交互方式的不便，目前只能用简单的用户界面提供辅助信息，通过触摸屏进行操作。通过语音、交互工具及手势进行3D空间的增强现实交互将在未来提供更多的交互解