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增强现实中基于投影重建的目标位姿估计技术研究

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摘要

增强现实技术，是一种将虚拟物体与真实场景相融合的技术。在现实生活中已得到非常广泛的应用。实现增强现实系统需解决的核心问题是完成实时视频流中的虚实物体配准，称为三维注册技术。
　　 本文研究了一种基于投影重建技术来估计目标场景相对于摄像机位置与姿态的方法。根据该方法对目标物体位姿估计的结果，可完成增强现实系统的三维注册。方法分为离线三维重建和在线位姿估计两个阶段。
　　 离线阶段：通过对两幅参考图像中自然特征点的匹配，重建出图像中所有特征点的三维坐标，作为实时阶段目标位姿估计的基础。
　　 在线阶段：追踪图像中的特征点，得到参考图像中的特征点在实时图像中的具体位置，从而获得真实空间中特征点与其在实时图像中投影对应关系。已知特征点的投影关系后，使用非线性最小二乘法计算目标物体的实时位姿。
　　 该方法的特点是：
　　 (1)将计算机视觉领域中两视图投影重建原理应用到增强现实位姿估计中，预先获得复杂目标的结构，摆脱了传统方法受标识块约束束缚；
　　 (2)利用非线性最小二乘法求解位姿估计问题，有效防止抖动，保证了结果的精确性；
　　 (3)采用了适合宽基线匹配的SIFT特征提取算法，有效提高了位姿估计方法的稳健性。
　　 文章在最后利用所研究方法完成三维注册，给出的实验结果，并对算法的实时性、精确性进行分析，验证了方法的可行性。

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