戶外建筑環(huán)境中移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)模板注冊(cè)與分庫(kù)方法研究.pdf

1、隨著移動(dòng)終端計(jì)算處理能力與帶寬的提升、多媒體展示性能的增強(qiáng)、多種類傳感應(yīng)用模塊的集成，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛的應(yīng)用到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)智能終端上，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用與系統(tǒng)的小型化和便攜化。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、圖形圖像識(shí)別技術(shù)等緊密結(jié)合，技術(shù)方案日趨成熟，將極大的推動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用技術(shù)深入到日常生活的應(yīng)用中。近年來(lái)Facebook、Google、微軟各大科技巨頭紛紛投入重金，進(jìn)入下一代計(jì)算平臺(tái)之爭(zhēng)，并將2016年評(píng)定為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用元

2、年，市場(chǎng)上涌現(xiàn)出大批增強(qiáng)可視與虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)備如各類眼鏡產(chǎn)品，應(yīng)用商店也出現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行增強(qiáng)交互升級(jí)的各類應(yīng)用。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的發(fā)展呈現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室走向生活應(yīng)用、從大型笨重設(shè)備走向多樣化輕型移動(dòng)終端、從室內(nèi)緊促空間發(fā)展到大范圍室外環(huán)境。然而，現(xiàn)有的針對(duì)戶外環(huán)境，特別是復(fù)雜建筑環(huán)境的移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，僅針對(duì)簡(jiǎn)單個(gè)體對(duì)象的模板識(shí)別，通過(guò)觀察對(duì)象的完整區(qū)域的圖片識(shí)別對(duì)象，并不能滿足戶外應(yīng)用中因方位、角度以及局部觀察建筑物時(shí)的識(shí)別情況;此外，為滿足大

3、范圍的戶外應(yīng)用，識(shí)別模板庫(kù)的體積將因識(shí)別建筑對(duì)象的數(shù)量呈線性增長(zhǎng)，受限于移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行存儲(chǔ)大小以及計(jì)算處理能力，過(guò)大、過(guò)復(fù)雜的單個(gè)模板識(shí)別庫(kù)將造成移動(dòng)增強(qiáng)應(yīng)用過(guò)程中識(shí)別效率低、運(yùn)行不流暢等問(wèn)題。本文針對(duì)以上問(wèn)題，研究戶外復(fù)雜建筑的注冊(cè)模型策略以及在此基礎(chǔ)上研究基于地理位置劃分模板庫(kù)分庫(kù)方法，本文的主要內(nèi)容包括:
　　(1)研究校園戶外典型建筑環(huán)境增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)注冊(cè)策略
　　針對(duì)校園戶外典型復(fù)雜建筑群落環(huán)境，研究基于模板注冊(cè)的戶外建

4、筑全方識(shí)別與應(yīng)用注冊(cè)策略。首先獲取建筑物對(duì)象的建筑底面圖，對(duì)其進(jìn)行規(guī)則圖形輪廓簡(jiǎn)化，根據(jù)簡(jiǎn)化后的圖形形狀，建立標(biāo)準(zhǔn)與復(fù)雜建筑模型分類。根據(jù)模型的具體形狀特征，將標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置成四類基本圖形，如:矩形、“L”形、“回”字形以及圓形特征，建立拐角方位求解最小附加外接圓，使用等角切分方法，計(jì)算建筑物平面全方位模板注冊(cè)點(diǎn)位置。針對(duì)復(fù)雜組合圖形，首先將其剖分標(biāo)準(zhǔn)圖形的組合，建立矩形、“L”形和“回”字形以及圓形基本類型的組合，然后應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)類型的求解方法

5、，計(jì)算建筑平面全方位模板注冊(cè)點(diǎn)位置，最后對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)模型的注冊(cè)點(diǎn)進(jìn)行組合合并，合并過(guò)程中，對(duì)相同或相近的注冊(cè)點(diǎn)進(jìn)行有效聚合，在保證注冊(cè)點(diǎn)充足的前提下，減少冗余注冊(cè)點(diǎn)。
　　(2)研究基于地理位置劃分的模板庫(kù)分庫(kù)方法
　　在校園或更大范圍如城市增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，戶外目標(biāo)識(shí)別庫(kù)的大小與注冊(cè)對(duì)象數(shù)量成線性增長(zhǎng)，將給移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的存儲(chǔ)容量與處理能力帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。針對(duì)穿行漫游增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，其探索應(yīng)用過(guò)程具有貼近地面大尺度特征，因此，應(yīng)用

6、探查的位置具有明顯的位置特征。本文提出基于地理區(qū)域位置劃分的模板庫(kù)分庫(kù)方法，以復(fù)雜建筑模型的模板注冊(cè)點(diǎn)為研究對(duì)象，引入凸包處理，對(duì)每一個(gè)對(duì)象的注冊(cè)點(diǎn)建立凸包對(duì)象，并對(duì)全區(qū)域中的凸包多邊形對(duì)象，應(yīng)用K-D樹(shù)，建立K-D樹(shù)索引，確保每一個(gè)索引節(jié)點(diǎn)中注冊(cè)點(diǎn)的數(shù)量均衡，并采取適配移動(dòng)終端的處理能力，建立基于K-D樹(shù)的分庫(kù)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)識(shí)別場(chǎng)景自適應(yīng)高效的分庫(kù)。
　　本文基于高通增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)包，應(yīng)用校園內(nèi)典型建筑結(jié)構(gòu)，構(gòu)建試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)，通