增强现实二维/三维标志物识别/追踪注册技术概述

识别与跟踪技术的基本概念
在实现增强现实的过程中,需要对真实的场景和信息进行分析,生成虚拟事物信息。需要将摄像机获得的真实场景的视频流,转化成数字图像,然后通过图像处理技术,辨识出预先设置的标志物。识别出标志物之后,以标志物作为参考,结合定位技术,由增强现实程序确定需要添加的三维虚拟物体在增强现实环境中的位置和方向,并确定数字模板的方向。将标志物中的标识符号与预先设定的数字模板镜像匹配,确定需要添加的三维虚拟物体的基本信息。生成虚拟物体,并用程序根据标识物体位置,将虚拟物体放置在正确的位置上。

链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/149104798
增强现实的三个组件:
虚实结合:现实场景与虚拟场景叠加
实时交互:手势、语音、按钮等交互方式
三维跟踪注册:对现实场景中的图像或物体进行跟踪与定位
跟踪:系统在真实场景中根据目标位置的变化来实时获取传感器位姿,并按照使用者的当前视角重新建立空间坐标系并将虚拟场景渲染到真实环境中准确位置的过程叫做跟踪。
注册:虚拟场景准确定位到真实环境中的过程称为注册。

增强现实三维跟踪注册—— 基于标志物的三维跟踪注册方法
1.基于计算机视觉的跟踪注册技术

优点:对硬件处理器的要求不高,且具有较高的鲁棒性,不需要先验知识,计算 复杂度较低,具有较好的实时性和准确性,适合应用在部分资源处理能力较差的PC 端和智能移动终端
方法:
1)预先在现实场景中放置标识物
2)利用摄像机对预定义标志物进行识别并获得标志物顶点信息
3)根据图形的仿射不变性原理重建预定义标志物坐标到当前场景标志物坐标的位姿变化矩阵,来完成虚拟信息的跟踪注册。
分类
基于图像匹配的标志物识别
基于编码特征的标志物识别
标志物
特征:黑白两色的矩形方块
类型:ARToolKit、ARTag、ARToolKit-Plus、ARStudio、 VisualCode
在这里插入图片描述

转载来源https://zhuanlan.zhihu.com/p/107720732

示例1.基于标志物的识别,利用opencv和三维图形引擎OGRE实现虚实融合展示系统
系统实现流程图:
在这里插入图片描述
1.标志物,用的是artoolkit的
2.视频图像获取
用的是opencv的库 CvCapture * gcap;
gcap = cvCreateCameraCaputer(0);
image * frame = cvQueryframe(gcap);
3.检测标志物过程如下图:
在这里插入图片描述
4.确定摄像机位置
5.标志物识别过程
四边形轮廓-图像正规化-模板匹配-识别
6.虚拟物体注册和渲染 用的是OGRE工具,大致流程是3dsmax模型-导出为scene格式(场景导出插件ogremaxsceneexporter)-ogre

来源:增强现实中虚实融合和人机交互技术的研究与应用_黄震宇

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