樊春玲 赵永刚 邓 亮 冯良炳

(中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055)

基于空间几何结构的特征跟踪算法

樊春玲 赵永刚 邓 亮 冯良炳

(中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055)

针对传统的基于标记的增强现实系统场景受限等缺点,提出一种基于特征空间几何结构的无标记跟踪算法。在传统的金字塔Kanade-Lucas-Tomasi(KLT)跟踪算法基础上,通过建立图像的多尺度空间模型并在多尺度空间模型中对图像进行实时跟踪,同时根据图像特征间特有的空间几何结构信息优选跟踪特征点,解决了在多尺度变化情况下视频图像特征跟踪稳定性问题。实验结果表明,提出的跟踪算法在给定的数据库上性能高效稳定,与同类跟踪算法相比跟踪精度大幅提高,每帧重投影错误率均小于1像素,保持在亚像素级别。

空间几何;自然特征;增强现实;跟踪

1 引 言

增强现实技术(Augmented Reality)是在虚拟现实技术的基础上发展起来的新技术,通过计算机系统将虚拟模型叠加到真实场景中,增强用户感官体验,从而实现对现实的增强。该技术已逐渐被应用到军事、辅助医疗诊断与培训、教育与娱乐等众多领域。

目前很多增强现实系统是基于事先准备好的标记来获取相机与物体的位置关系。基于标记的增强现实系统中一个典型的代表就是华盛顿大学发布的软件开发包ARToolKit[1],它使用事先准备好的矩形标记并将其特征存储在数据库中,当摄像机捕捉到包含标记的场景时检测并识别标记,再根据已知的世界坐标和摄像机内参标定出得到摄像机的姿态。……