1、從上世紀六十年代以來計算機圖形學技術迅速發(fā)展。在圖形學領域中發(fā)展起來的虛擬現(xiàn)實技術已經(jīng)成功的應用于各行各業(yè),虛擬現(xiàn)實技術(Virtual Reality,簡稱VR)就是增強現(xiàn)實技術的前身。目前,增強現(xiàn)實也越來越多的應用到工業(yè)、醫(yī)療、教育等領域,能夠更好地協(xié)助人們完成各種各樣的工作。因此,對增強現(xiàn)實技術的學習和研究具有深刻的現(xiàn)實意義。而三維注冊技術是增強現(xiàn)實的關鍵技術之一,它是把計算機生成的虛擬物體等融合到用戶感知的真實世界中的一種技術,

2、對人的視覺系統(tǒng)增強或行為指引的技術。三維注冊的根本任務就是要確定虛擬模型在不同坐標系中的坐標關系,并將這個虛擬物體實時地顯示在正確的位置。
　　 本文通過研究特征平面映射實現(xiàn)三維注冊。首先,針對單目攝像頭環(huán)境下增強現(xiàn)實系統(tǒng)的三維注冊研究現(xiàn)狀,確定了室內(nèi)實驗環(huán)境和實驗對象,利用OpenCV來實現(xiàn)視頻圖像的采集,簡要的介紹了基于顏色特征的直方圖。并在此基礎之上,通過對圖像的閾值分割描述來確定合適的閾值,將目標區(qū)域從背景分離開來；將目

3、標區(qū)域的邊緣從圖像中檢測出來,從而了限定模板的搜索區(qū)域。
　　 其次,定義了目標對象的自然特征點,并據(jù)此提出了特征點的篩選方法,實現(xiàn)了在本文實驗室環(huán)境下,對有效的目標對象的特征角點進行識別。另外,介紹了三維注冊中的圖像平面坐標系、世界坐標系和攝像機坐標系之間的坐標轉換關系。注冊定位技術要解決的問題就是實時地計算出視頻捕捉部分的攝像頭坐標系相對于自然特征點坐標系之間的位姿關系,根據(jù)這些信息確定所要添加的虛擬信息的映射位姿(位置與姿

4、態(tài))。
　　 在攝像機的透視投影變換情況下,攝像機與一個圖像平面之間的變換是透視投影變換。通過這個原理以及坐標轉換關系,本文利用圖像特征點和它在攝像機成像平面點的對應關系,由特征點建立的世界坐標系,分析了三對坐標的轉換關系,并得到攝像機坐標相對世界坐標系關系轉換矩陣,實現(xiàn)虛擬物體在實驗環(huán)境中的注冊。
　　 最后,本文依托圖形圖像工具以及計算機視覺庫,分析了實驗環(huán)境和實驗中的系統(tǒng)架構,完成了基于單目攝像頭三維注冊的增強現(xiàn)實