《增强现实:原理、算法与应用》是关于增强现实核心技术原理、算法和应用的一本专著。全书共8章,包括增强现实概论、虚实视觉融合的相机模型、实景的三维结构恢复和重建、虚实环境的实时三维注册、虚实环境的视觉融合、空间增强现实技术、增强现实环境中的交互、移动增强现实系统的设计与应用案例。本书不仅全面介绍增强现实的基本概念和领域知识,更专注于增强现实的较新研究进展和算法阐释,力求涵盖各相关领域的前沿进展。
本书既可作为高等院校计算机类专业的本科生或研究生的参考书,也适合广大从事增强现实技术的研发人员与工程技术人员阅读。
目录前言第1章 增强现实概论/11.1 增强现实的基本原理/21.2 增强现实的发展简史/41.3 增强现实的显示装置/61.4 增强现实的关键技术/91.4.1 三维注册与几何一致性/101.4.2 真实感绘制与光照一致性/121.4.3 人机交互/141.5 增强现实应用/161.5.1 数字娱乐应用/161.5.2 文化教育应用/161.5.3 医学诊疗应用/171.5.4 工业生产应用/181.5.5 城市运维应用/201.5.6 电子商务应用/211.5.7 其他应用/221.6 小结/22第2章 虚实视觉融合的相机模型/232.1 相机成像原理及其数学模型/232.1.1 相机成像原理/232.1.2 相机的数学模型/242.1.3 透视投影矩阵/282.2 镜头的非线性畸变/302.3 其他相机模型/322.4 小结/33第3章 实景的三维结构恢复和重建/343.1 多视图几何原理/353.1.1 双视图几何/353.1.2 多视图几何/433.2 特征与匹配/453.2.1 特征提取/463.2.2 特征匹配的主流算法/503.2.3 连续特征跟踪和非连续特征匹配/533.2.4 特征点匹配的发展趋势/573.3 运动恢复结构/573.3.1 初始化/583.3.2 相机位姿估计/613.3.3 集束调整/623.3.4 自定标/733.3.5 代表性SfM方法/803.4 稠密深度估计/833.4.1 双视图立体匹配/843.4.2 多视图立体匹配/863.4.3 深度学习方法/893.4.4 数据集和测评网站/903.5 三维几何重建/913.5.1 基于深度图融合的三维重建/913.5.2 基于点云的三维重建/933.5.3 基于体素的三维重建/943.5.4 代表性的三维重建系统/953.6 表面纹理重建/963.6.1 纹理映射框架/983.6.2 纹理拼接/983.6.3 颜色融合/993.6.4 配准误差/1013.7 小结/101第4章 虚实环境的实时三维注册/1034.1 同时定位与地图构建/1034.1.1 视觉SLAM/1054.1.2 视觉惯性SLAM/1194.1.3 RGB-D SLAM/1294.1.4 问题与发展趋势/1344.2 平面标志物的检测、识别与跟踪/1384.2.1 人工标志的识别与跟踪/1394.2.2 自然标志的识别与跟踪/1434.2.3 问题与讨论/1454.3 三维实物的检测、识别与跟踪/1464.3.1 概述/1464.3.2 基于特征点的三维物体跟踪/1494.3.3 基于边缘的三维物体跟踪/1504.3.4 基于区域的三维模板跟踪/1564.3.5 问题与讨论/1614.4 小结/162第5章 虚实环境的视觉融合/1635.1 虚拟物体的绘制/1635.1.1 绘制方程/1645.1.2 BRDF函数/1655.1.3 局部光照计算与绘制流水线/1715.1.4 全局光照计算/1745.2 现实环境的光照估计/1775.2.1 高动态范围图像/1785.2.2 室内光照估计/1795.2.3 室外光照估计/1845.3 虚实视觉融合/1885.3.1 虚实景物间的阴影生成/1885.3.2 屏幕空间环境光遮蔽技术/1925.3.3 虚实景物间的间接光照计算/1965.4 信息与现实环境的融合呈现/2065.4.1 用户视觉感知机制/2075.4.2 信息的可视化和可视分析/2095.4.3 信息的时空注册和呈现/2115.5 小结/218第6章 空间增强现实技术/2206.1 空间增强现实的原理和方法/2206.1.1 光学穿透式空间呈现/2216.1.2 光场式空间呈现/2226.1.3 多投影空间呈现/2246.2 投影画面的几何校正/2266.2.1 几何校正的基本原理/2266.2.2 图像的几何形变映射/2286.2.3 交互式几何校正/2296.2.4 自动几何校正/2306.3 投影画面的颜色校正/2346.3.1 投影光照度特征函数/2356.3.2 颜色校正原理/2376.3.3 非均质投影系统的颜色校正/2386.4 多投影空间增强现实呈现系统/2406.4.1 系统架构和实现/2416.4.2 应用案例/2436.5 小结/245第7章 增强现实环境中的交互/2467.1 增强现实系统的人机交互概述/2467.1.1 增强现实系统的交互设计原则与评估方法/2477.1.2 增强现实系统的主流交互技术/2507.1.3 问题与发展趋势/2547.2 触控交互/2567.2.1 触控交互设备/2567.2.2 触控交互技术/2577.2.3 具触控交互的典型增强现实系统/2617.3 手势交互/2617.3.1 手势输入设备/2627.3.2 手势识别技术/2647.3.3 应用案例/2737.4 语音交互/2747.4.1 语音交互的基本原理/2747.4.2 语音交互的典型应用/2777.5 实物交互/2797.5.1 实物交互模型/2797.5.2 实物感知与驱动技术/2837.5.3 实物交互界面/2867.6 小结/288第8章 移动增强现实系统的设计与应用案例/2898.1 系统架构设计/2898.1.1 输入模块/2908.1.2 三维注册和重建模块/2918.1.3 虚实融合模块/2958.2 应用案例解析/2988.2.1 教育类产品/2988.2.2 AR游戏/3008.2.3 AR旅游/3028.2.4 工业应用/3048.3 小结/306参考文献/307