增强现实技术(第五章)37.pptx

增强现实技术，简称AR，是一种将虚拟信息与真实世界相结合的技术，它要求系统能实时地检测用户或相机相对于真实场景的位置和方向，以及相机的内部参数。第五章主要讲解了三维注册与虚实融合，这是AR的核心技术之一。 虚实融合原理首先涉及到实时的三维注册。AR系统必须能够确定虚拟信息在投影系统中的大小、方向和映射位置，确保从任何角度观察，虚拟物体都能与真实场景保持一致。这一过程通过相机标定和三维注册技术来实现。在真实世界中设置世界坐标系，并测定多个标志点的三维坐标。然后，通过图像处理技术找到这些标志点在图像坐标系中的二维坐标。通过比较这些坐标，可以计算出相机的内部参数（如焦距、屏幕大小）和外部参数（如位置和方向角）。 相机标定技术是虚实融合的关键步骤。它包括四个坐标系：世界坐标系、成像平面坐标系、相机坐标系和图像显示坐标系。相机标定的目标是找出这些坐标系之间的转换关系。世界坐标系用于描述摄像机和物体在现实世界的位置，成像平面坐标系基于相机的焦点，相机坐标系以其光心为中心，而图像显示坐标系对应于屏幕上显示的图像。 通过一系列数学变换，包括旋转矩阵R和平移向量t，可以将世界坐标系转换到相机坐标系，再由相机坐标系转换到成像平面坐标系，最后转换到图像显示坐标系。这个过程涉及到齐次坐标表示，利用相似三角形的原理，结合相机的焦距、像素大小等因素，计算出虚拟物体在图像中的精确位置。 实现虚实融合的方法包括将虚拟场景的影像叠加到实际场景上，或者将三维虚拟动画渲染到真实世界的标识物上。例如，在汽车展览中，增强现实技术可能将虚拟的汽车部件或交互式信息叠加在真实的汽车上，为观众提供更丰富的体验。 总结来说，增强现实技术的虚实融合依赖于精确的相机标定和三维注册。通过理解并应用这些原理，开发者可以创建出逼真的混合现实环境，使得虚拟内容与现实世界无缝融合，提供创新的交互方式和视觉体验。