增强现实用的传感器 增强现实中基于视觉和惯性传感器的混合跟踪分析

目录 目录 第一章 绪论… … 1 1.1 增强现实概述 … … 1 1.2 课题背景 … … 2 1.2. 1 跟踪配准技术要求 … … 2 1.2.2 跟踪配准技术发展和应用 … … 3 1.3 本文 的主要工作与论文结构 … … 7 第二章 基于标志物 的视觉跟踪系统 … … 8 2.

1 标志物识别 … … 8 2.2 虚实配准 … … H 2.3 基于视觉跟踪技术 的实验测试 结果 … … 13 2.

4 本章小节 … … 14 第三章 视觉和惯性混合跟踪 的研 究 … … 16 3.1 理论背景 … … 16 3.1.1 卡尔曼滤波 … … 、… … 16 3. 1. 1.1 卡尔曼滤波器 … … 17 3.

1.1.2 非线性扩展卡尔曼滤波器 … … 18 3.2 三维空 间姿态角 的表示形式 … … 、… … 19 3.2. 1 欧拉角 … … ,… … 19 3.2.2 四元数 … … 20 3.

2.3 3D 旋转矩 阵 … … 21 3.3 摄像机和惯性传感器 的标定 … … 22 3.4 动态模 型 的建立 … … 28 3.4. 1 基于 EKF 姿态角 的动态模 型 .

,… … 29 3.4.2 基于 DKF 的位置估计算法 .… … ,… … 32 目录 3.5 混合跟 踪 系统框 架 … … 35 3.6 混合跟踪 的相关实验 … … 36 3.6.1 实验相关设备 … … 36 3.

6.2 实验 结果 … … 38 摄像机和 InertiaCu be,标定结果 … … 38 混合跟踪 实验 结果 … … 39 第 四章 混合跟踪在基 于 AR 的设备维护系统 中的应用 … … 46 4.

1 基 于 AR 的设备维护 系统 … … 46 4.2 基于视觉跟踪技术 的实验 系统及其测试 结果 … … 47 4.3 基于混合跟 踪技术 的实验系统及其测试结果 … … 49 第五章 总结与展望 … … ,.

54 5. 1 总 结 … … 54 5.2 展 望 … … 55 致 谢 … … 56 参考文献 … … 57 作者攻硕 期 间取得 的成果 … … 59 第一章 绪论 第 ,氏尸 绪论 — 早 增 强现 实概述 随着 电脑硬件 ,计算机 图形学和信 号处理技术水平 的不 断进 步 ,在虚拟现实 (v irut aiR eallty,即V R ) 的基础上产生 了一 门新 的计算机应用与人机交互技术— 增强现实 (A ug 叮ent R eahty ,简称A R) 。

与V R 用户完全 “沉浸 ”在 由计算机完全产 生 的虚拟环境 中的不 同在于 ,在A R 中,既有虚拟场景 ,又有真实 的环境 ,是将虚 拟信 息准确叠加在真实环境 中,构成一个虚 、实统一 的联合体 ,这里所涉及 到 的 虚拟信息包括用户所需要 的文本信息、语音信息、以及视频信 息等各种有用信 息 ’〔l。

美 国学者M ilgram 曾根据用户界面 中计算机生成信 息 的 比例 的大小定义 了一 个从虚拟世界到真实世界 的连续体 [2],如 图1一1所示 。可 以看 出,在这个连续体 中 增强现 实是混合现实的一部分 ,位于临近真实环境 的一端 。

夕鼠鉴败卖 礴. ‘~ . . . . . . . . . . . . 真实环境 j睿影见实 士翻赫粼 )韶翻以环境 图1一1 现 实一虚拟 闭联集 作为V R 技术 的一个重要分支 ,A R 技术不仅可 以广泛应用于与V R 技术相类似 的应用领域 ,诸如尖端武器 、飞行器 的研制