增强现实算法基础

第1章增强现实概述 1．1增强现实的基本概念 1．2增强现实简史 1．3增强现实的呈现 1．3．1头盔显示器 1．3．2智能眼镜 1．3．3屏幕穿透式显示器 1．3．4空间增强现实 1．3．5遥在 1．4增强现实应用 1．4．1教育与培训 1．4．2医疗 1．4．3军事 1．4．4智能制造 1．4．5市场营销 1．4．6娱乐游戏 1．4．7通信 1．5增强现实与虚拟现实 扩展阅读 习题 第2章空间变换与相机模型 2．1增强现实中的空间 2．1．1空间坐标系 2．1．2空间关系的表示 2．1．3增强现实环境的坐标系 2．2空间变换与坐标变换 2．2．1刚体变换 2．2．2空间线性变换及对应矩阵 2．3相机的几何模型 2．3．1针孔相机模型 2．3．2相机成像模型 2．3．3相机畸变模型 2．4单视图定标基础 2．4．1投影矩阵的标定 2．4．2由投影矩阵估计内外部参数 2．4．3相机径向畸变校正 2．4．4投影仪与相机的校准 扩展阅读 习题 第3章基于平面标志的空间注册 3．1系统概述 3．2平面位姿估计 3．2．1单应性矩阵 3．2．2求解单应性矩阵 3．2．3从单应性矩阵分解旋转和平移 3．3平面标志的检测 3．4虚拟物体绘制 扩展阅读 习题 第4章基于3D点的空间注册 4．13D点定位 4．1．1三角定位法 4．1．2三边定位法 4．1．3航位推算法 4．1．4摄影测量法 4．2空间变换估计 4．2．1基于3D3D点对应的直接法 4．2．2基于3D3D点对应的刚体运动估计法 4．2．3基于3D2D点对应的方法 4．2．4基于形状匹配的方法 4．3增强现实中的注册跟踪 4．3．1增强现实显示器的配置 4．3．2虚拟物体注册 4．3．3增强现实中的空间变换 4．3．4常用传感器 4．3．5时间延迟问题 4．4注册跟踪系统 4．4．1基于传感器的定位跟踪 4．4．2基于视觉的定位跟踪 4．4．3混合定位跟踪 扩展阅读 习题 第5章特征点的检测与匹配 5．1特征检测基本原理 5．1．1角点检测 5．1．2斑点检测 5．1．3尺度不变性 5．2特征匹配基本原理 5．2．1处理像素值变化 5．2．2旋转不变性 5．3特征检测与匹配的代表性方法 5．3．1SIFT特征 5．3．2SURF特征 5．3．3ORB特征 5．4基于特征点对应的位姿估计 5．4．1鲁棒小二乘 5．4．2随机采样一致性算法 5．5连续特征跟踪 扩展阅读 习题 第6章基于视频序列的空间注册 6．1双视图几何基础 6．1．1对极几何理论 6．1．2基础矩阵计算 6．1．3投影矩阵计算 6．1．43D稀疏重构 6．2图像序列的定标 6．2．1由运动恢复结构 6．2．2集束调整 6．2．3定标算法框架 6．2．4相机的实时跟踪 6．2．5SLAM简介 6．3空间有限重建 6．3．1有限重建的意义 6．3．2基于体元的重建 6．3．3场景重建的主要方法 6．3．4场景平面检测 6．4基于多视图的重建 6．4．1立体视觉原理 6．4．2双视图像的正则化 6．4．3稠密点重建 6．4．43D表面模型 扩展阅读 习题 第7章虚实融合中的一致性 7．1虚实融合中的一致性概述 7．1．1一致性的条件 7．1．2虚实融合的框架和流程 7．2虚实融合一致性相关的绘制技术 7．2．1真实感光照明模型 7．2．2绘制方程 7．2．3虚拟景物的实时绘制技术 7．2．4阴影生成技术 7．2．5可见性检测 7．3遮挡处理 7．3．1静态前景遮挡处理 7．3．2动态前景遮挡处理 7．4空间增强现实介绍 7．4．1投影系统与3D实体的几何校准 7．4．2投影系统与3D实体的颜色校准 7．4．3在任意表面上的图像投射 扩展阅读 习题 第8章真实场景的光照重建 8．1真实场景光照重建特点 8．1．1室外场景 8．1．2室内场景 8．2基于采集的光照重建方法 8．3基于参数求解的光照重建方法 8．3．1真实场景光照建模 8．3．2基于简化光照模型的光照参数求解算法 8．3．3较为完善的光照参数求解算法 8．3．4其他光照参数求解方法 扩展阅读 习题 第9章虚实场景间的光影交互与融合 9．1虚实景物间阴影的交互与融合 9．1．1阴影的概念及作用 9．1．2真实阴影的检测 9．1．3虚实阴影交互与融合方法 9．2虚实场景镜面映射效果交互与融合 9．2．1真实场景在虚拟物体表面上的镜面映射 9．2．2虚拟物体在真实场景表面上的镜面映像 9．2．3虚实场景镜面映射效果融合方法 扩展阅读 习题 第10章增强现实中的图像融合 10．1图像融合与增强现实 10．2基于抠像合成的图像融合 10．2．1图像合成 10．2．2蓝幕抠像 10．2．3自然图像抠像 10．3其他融合方法 10．3．1多分辨率融合 10．3．2基于图割的融合 10．3．3泊松融合 扩展阅读 习题 第11章人机交互与应用 11．1AR交互概述 11．1．1人机交互的概念与基本模式 11．1．2人机交互的发展历史 11．1．3增强现实环境中交互的特点 11．2用户与虚拟物体的交互 11．2．13D交互 11．2．2虚拟现实的交互设备 11．2．3自然交互 11．3虚拟物体与现实环境的交互 11．3．1实体交互界面 11．3．2标志物驱动的交互 11．3．3虚拟物体在现实中的几何约束 11．3．4虚拟角色在现实中的语义约束 11．4增强现实的开发平台 扩展阅读 习题 参考文献 附录A优化方法 A．1线性小二乘法 A．2齐次线性小二乘法 A．3高斯牛顿小二乘法 附录B旋转矩阵的优化 附录CPnP问题的雅可比矩阵 附录D基础矩阵的一般性推导 附录E图片参考来源