1、盐城师范学院毕业设计Android基于传感器的移动增强现实Mobile Augmented Reality Of Andriod Sensor-Based学生姓名 孙孝庆 学 院 信息工程学院 专 业 数字媒体技术 班 级 数媒 1508班 学 号 15263824 任课教师 孙翠玲 2017年 6月 5日专业论文和技术报告Android基于传感器的移动增强现实摘 要增强现实是将现实环境和虚拟信息进行适当合成的技术，与此相对应的是虚拟现实技术，则是将用户放置在一个完全人造的虚拟世界之中。增强现实在真实场景的基础上叠加信息：通常是将计算机生成的有关图形或者额外文字信息叠加到用户周围环境，完成视觉
2、说明或者任务引导。由于桌面电脑系统的移动便携性的严重不足，使得基于桌面电脑的增强现实系统应用受到了极大的限制。与此同时，移动设备的快速发展，其单机多媒体计算能力的大幅提升，则为增强现实在嵌入式移动设备上的实现奠定了良好的基础，同时也为其应用与推广提供了广阔的平台。在移动设备的有限计算资源情况下，如何快速高效地搭建增强现实系统，并使其具有跨平台特性，是现阶段增强现实研究的一个热点和难点。专业论文和技术报告本文在智能手机平台上针对增强现实进行了深入有效的研究。完成了Android 增强现实系统的开发环境搭建；完成了基于传感器的移动增强现实的摄像头视频图像获取和传感器数据获取的代码实现；完成了基于以
3、上两种数据融合的内容叠加。最终实现并演示了基本的移动增强现实系统原型。【关键词】增强现实; 智能手机; Android; 传感器Mobile Augmented Reality Of Andriod Sensor-BasedAbstractThe augmented reality is a kind of technology that combines the reality environment and the virtual image together at the same time. Compared with the virtual reality, which places
4、 user into a complete artificial world builded by computer vision technology, the augmented reality adds some additional information to the real scene: usually overlaying the related computer graphics or additional text information on the image of the environment around users to complete visual navi
5、gation or task instructions.As the serious lack of portability, the augmented reality applications on the desktop computer are limited largely. However, the rapid development of devices, and the significantly improved multimedia computing resources and various build-in sensors of the stand-alone dev
6、ices have laid a good foundation for the implementation 专业论文和技术报告of mobile augmented reality system, as well as provided a broad platform for related application and promotion. It is currently a popular and difficult research topic to solve the problem of building the mobile augmented reality system
7、 efficiently.In this paper, we carried out the research of augmented reality on the Android mobile platform. We introduced the configuration of development environment, and discussed the whole process of the augmented reality implementation, including image capturing, pose tracking, and finally deve
8、loped the sensor-based mobile augmented reality system with a sample application.Key wordsAugmented Reality, Smartphone, Android, Sensors目录摘要 .I引言 .II第 1 章 绪论 .11.1 增强现实 .11.1.1 增强现实的定义和特点 .11.1.2 增强现实的历史与现状 .21.1.3 增强现实的应用 .31.2 移动增强现实系统 .71.2.1 移动增强现实系统的特点 .71.2.2 移动增强现实系统的研究现状 .8第 2 章 开发环境 .112.1
9、 系统简介 .112.2 系统架构 .122.3 开发环境搭建 .15第 3 章 系统实现 .19专业论文和技术报告3.1 传感器数据获取 .19第 4 章 结语 .22参考文献 .III引言增强现实 AR（Augmented Reality）是一种将计算机生成的虚拟信息叠加到真实环境中，实现虚拟和现实的融合，达到增强现实环境的技术。增强现实技术在移动手持设备上的应用又叫做移动增强现实 MAR（mobile augmented reality） 。移动增强现实系统主要可分为 Marker 识别增强现实系统和传感器式增强现实系统。Marker 识别增强现实系统主要是对移动设备输出视频流中的标志卡
10、片进行识别，然后计算出摄像机与标志卡片的相对位置，并根据相对位置将标志物体专业论文和技术报告渲染到设备屏幕上，达到虚拟数据与真实环境的融合。近年来，智能触屏手机软硬件不断提升，处理速度越来越快，摄像头像素越来越高。具备电子罗盘、重力加速度计等传感器功能的智能手机已完全满足了增强现实的硬件要求，是实现增强现实技术的理想平台。本文主要研究的是传感器是移动增强现实系统。专业论文和技术报告第 1 页，共 22 页第 1章 绪 论1.1 增强现实1.1.1 增强现实的定义和特点增强现实（Augmented Reality，简称 AR） ，使用计算机图形和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟对象，并通过视
11、觉跟踪或传感等技术将虚拟对象准确“放置”在真实环境中，将真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或空间且同时存在，借助显示设备将虚拟对象与真实环境融为一体进行显示，最终对周围真实世界的场景动态地进行增强，并呈现给使用者一个感官效果真实的新环境。在增强现实的环境中，使用者可以在看到周围真实环境的同时，看到计算机产生的增强信息。这种增强的信息可以是在真实环境中与真实环境共存的虚拟物体，也可以是关于存在的真实物体的非几何信息。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。它不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。目前对于增强现实有两种通用的定义。一
12、是北卡大学 Ronald Azuma 于专业论文和技术报告第 1 页，共 22 页1997 年提出的，他认为增强现实包括三个方面的内容：虚实结合、实时交互、三维注册1；而另一种定义是 1994 年保罗米尔格拉姆（Paul Milgram）和岸野文郎（Fumio Kishino）提出的现实虚拟连续系统2,3（Milgrams Reality-Virtuality Continuum） 。他们将真实环境和虚拟环境分别作为连续统的两端，位于它们中间的被称为“混合实境（Mixed Reality） ”。其中靠近真实环境的是增强现实（Augmented Reality） ，靠近虚拟环境的则是扩增虚境专业
13、论文和技术报告第 2 页，共 22 页（Augmented Virtuality） 。图 1-1 现实虚拟连续系统1.1.2 增强现实的历史与现状最早的 AR 原型系统来自于 20 世纪 60 年代 Ivan Sutherland 教授在美国哈佛大学研制出的世界上第一台采用了 CRT 的光学透视头戴式显示器（See-Through Head-Mounted Display，简称 STHMD） 。 70 到 80 年代，美国空军阿姆斯特实验室、NASA 的 Ames 研究中心和北卡罗来纳大学等机构进行了 AR 方面的研究。20 世纪 90 年代初，波音公司的科学家们正式提出了“增强现实”术语，AR 的研究开始受到重视。由于增强现实在虚拟现实与真实世界之间的沟壑上架起了一座桥梁，因此，专业论文和技术报告第 2 页，共 22 页增强现实的应用潜力是相当巨大的，成为近年来国外众多知名大学和研究机构的研究热点之一。目前，在国外从事增强现实技术研究工作的主要研究机构有美国的北卡罗莱那州立大学（UNC at ChapelHill） ，麻省理工（MIT） ，华盛顿大学，科罗拉多矿业大学，哥伦比亚大学（Columbia U） ，佐治亚理工（Georgia Tech） ，
