增强现实-原理.算法与应用

目录 前言 第1章 增强现实概论/1 1.1 增强现实的基本原理/2 1.2 增强现实的发展简史/4 1.3 增强现实的显示装置/6 1.4 增强现实的关键技术/9 1.4.1 三维注册与几何一致性/10 1.4.2 真实感绘制与光照一致性/12 1.4.3 人机交互/14 1.5 增强现实应用/16 1.5.1 数字娱乐应用/16 1.5.2 文化教育应用/16 1.5.3 医学诊疗应用/17 1.5.4 工业生产应用/18 1.5.5 城市运维应用/20 1.5.6 电子商务应用/21 1.5.7 其他应用/22 1.6 小结/22 第2章 虚实视觉融合的相机模型/23 2.1 相机成像原理及其数学模型/23 2.1.1 相机成像原理/23 2.1.2 相机的数学模型/24 2.1.3 透视投影矩阵/28 2.2 镜头的非线性畸变/30 2.3 其他相机模型/32 2.4 小结/33 第3章 实景的三维结构恢复和重建/34 3.1 多视图几何原理/35 3.1.1 双视图几何/35 3.1.2 多视图几何/43 3.2 特征与匹配/45 3.2.1 特征提取/46 3.2.2 特征匹配的主流算法/50 3.2.3 连续特征跟踪和非连续特征匹配/53 3.2.4 特征点匹配的发展趋势/57 3.3 运动恢复结构/57 3.3.1 初始化/58 3.3.2 相机位姿估计/61 3.3.3 集束调整/62 3.3.4 自定标/73 3.3.5 代表性SfM方法/80 3.4 稠密深度估计/83 3.4.1 双视图立体匹配/84 3.4.2 多视图立体匹配/86 3.4.3 深度学习方法/89 3.4.4 数据集和测评网站/90 3.5 三维几何重建/91 3.5.1 基于深度图融合的三维重建/91 3.5.2 基于点云的三维重建/93 3.5.3 基于体素的三维重建/94 3.5.4 代表性的三维重建系统/95 3.6 表面纹理重建/96 3.6.1 纹理映射框架/98 3.6.2 纹理拼接/98 3.6.3 颜色融合/99 3.6.4 配准误差/101 3.7 小结/101 第4章 虚实环境的实时三维注册/103 4.1 同时定位与地图构建/103 4.1.1 视觉SLAM/105 4.1.2 视觉惯性SLAM/119 4.1.3 RGB-D SLAM/129 4.1.4 问题与发展趋势/134 4.2 平面标志物的检测、识别与跟踪/138 4.2.1 人工标志的识别与跟踪/139 4.2.2 自然标志的识别与跟踪/143 4.2.3 问题与讨论/145 4.3 三维实物的检测、识别与跟踪/146 4.3.1 概述/146 4.3.2 基于特征点的三维物体跟踪/149 4.3.3 基于边缘的三维物体跟踪/150 4.3.4 基于区域的三维模板跟踪/156 4.3.5 问题与讨论/161 4.4 小结/162 第5章 虚实环境的视觉融合/163 5.1 虚拟物体的绘制/163 5.1.1 绘制方程/164 5.1.2 BRDF函数/165 5.1.3 局部光照计算与绘制流水线/171 5.1.4 全局光照计算/174 5.2 现实环境的光照估计/177 5.2.1 高动态范围图像/178 5.2.2 室内光照估计/179 5.2.3 室外光照估计/184 5.3 虚实视觉融合/188 5.3.1 虚实景物间的阴影生成/188 5.3.2 屏幕空间环境光遮蔽技术/192 5.3.3 虚实景物间的间接光照计算/196 5.4 信息与现实环境的融合呈现/206 5.4.1 用户视觉感知机制/207 5.4.2 信息的可视化和可视分析/209 5.4.3 信息的时空注册和呈现/211 5.5 小结/218 第6章 空间增强现实技术/220 6.1 空间增强现实的原理和方法/220 6.1.1 光学穿透式空间呈现/221 6.1.2 光场式空间呈现/222 6.1.3 多投影空间呈现/224 6.2 投影画面的几何校正/226 6.2.1 几何校正的基本原理/226 6.2.2 图像的几何形变映射/228 6.2.3 交互式几何校正/229 6.2.4 自动几何校正/230 6.3 投影画面的颜色校正/234 6.3.1 投影光照度特征函数/235 6.3.2 颜色校正原理/237 6.3.3 非均质投影系统的颜色校正/238 6.4 多投影空间增强现实呈现系统/240 6.4.1 系统架构和实现/241 6.4.2 应用案例/243 6.5 小结/245 第7章 增强现实环境中的交互/246 7.1 增强现实系统的人机交互概述/246 7.1.1 增强现实系统的交互设计原则与评估方法/247 7.1.2 增强现实系统的主流交互技术/250 7.1.3 问题与发展趋势/254 7.2 触控交互/256 7.2.1 触控交互设备/256 7.2.2 触控交互技术/257 7.2.3 具触控交互的典型增强现实系统/261 7.3 手势交互/261 7.3.1 手势输入设备/262 7.3.2 手势识别技术/264 7.3.3 应用案例/273 7.4 语音交互/274 7.4.1 语音交互的基本原理/274 7.4.2 语音交互的典型应用/277 7.5 实物交互/279 7.5.1 实物交互模型/279 7.5.2 实物感知与驱动技术/283 7.5.3 实物交互界面/286 7.6 小结/288 第8章 移动增强现实系统的设计与应用案例/289 8.1 系统架构设计/289 8.1.1 输入模块/290 8.1.2 三维注册和重建模块/291 8.1.3 虚实融合模块/295 8.2 应用案例解析/298 8.2.1 教育类产品/298 8.2.2 AR游戏/300 8.2.3 AR旅游/302 8.2.4 工业应用/304 8.3 小结/306 参考文献/307