增强现实在视频转播中的应用研究

论文摘要

增强现实技术（AR-Augmented Reality）,是随着虚拟现实技术（VR-Virtual Reality）迅速发展和实际应用需要而出现的一种将真实世界信息和虚拟世界信息"无缝"集成的新技术,是一种将真实场景同虚拟场景融合的技术。本文的主要研究目标是实现一个基于增强现实技术的足球比赛视频转播系统。根据系统环境以及增强现实技术的特点,采用Visual C++6.0、DirectShow SDK、OpenCV SDK开发。该系统包括实现核心算法的软件功能模块,以及控制云台运动的硬件功能模块。本论文分两部分,第一部分论述了增强现实系统开发中所涉及的相关知识和技术,包括射影几何学、摄像机定标技术以及相关的开发包。并详细论述了核心算法的实现方法。摄像机自标定算法一直是计算机视觉领域的研究热点,本文利用场景中的圆和线,拟合二次曲线,进而计算圆环点的像,最后求得单应性矩阵。实验结果表明了我们的算法在增强现实系统中是切实可行,并达到了预期效果。第二部分详细论述了增强现实系统软件平台的主要功能模块实现方法,分析了增强现实的实时图形显示和交互功能的需要,提出了一种增强现实软件平台的设计和实现方案,并具体介绍视频采集、相机定标和视频处理模块的实现原理和具体实现方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 增强现实技术概述
• 1.2 课题来源
• 1.3 应用价值及国内外研究现状
• 1.4 本文研究工作
• 1.4.1 理论工作
• 1.4.2 系统实现
• 1.5 论文章节介绍
• 第二章 基于DirectShow和OpenCV平台的软件开发
• 2.1 基于 DirectShow 平台的软件开发
• 2.2 基于 OpenCV 平台的软件开发
• 2.2.1 OpenCV 特点
• 2.2.2 OpenCV 的数据结构
• 2.2.3 OpenCV 的函数体系
• 2.2.4 基于 OpenCV 的相机定标模块的实现
• 第三章 增强视频系统中的摄像机定标技术研究
• 3.1 射影几何学介绍
• 3.2 射影几何相关知识
• 3.3 相机定标原理
• 3.3.1 相机针孔模型
• 3.3.2 相机定标原理
• 3.4 增强视频系统中定标模块的实现
• 3.4.1 系统采用的摄像机标定理论推导
• 3.4.2 摄像机射影矩阵的求解
• 第四章 增强现实系统总体设计
• 4.1 整体框架
• 4.2 系统的硬件组成
• 4.3 系统的软件环境
• 4.3.1 增强视频系统软件功能模块的划分
• 4.3.2 软件的构架
• 4.3.3 软件运行界面
• 第五章 增强视频系统功能的实现
• 5.1 云台控制模块的实现
• 5.2 视频采集模块的实现
• 5.2.1 采集 Filter
• 5.2.2 采集设备枚举
• 5.2.3 视频采集的具体实现
• 5.2.4 采集参数设置
• 5.3 视频处理模块的实现
• 5.3.1 虚拟信息加载的实现
• 5.3.2 视频处理中画面遮挡问题的研究
• 第六章 实验与结论
• 6.1 增强现实系统试验
• 6.2 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果