基于汉字标志的增强现实系统

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1、基于汉字标志的增强现实系统董子龙章国锋邵元龙华炜(浙江大学CAD&CG国家重点实验室,浙江省杭州市,310058)摘要增强现实是将虚实信息融合的技术，该系统目标是利用普通的网络摄像头，实时地在用户提供的包围在黑色方框中的汉字标志图像上附加相关的媒体信息，有效扩展和丰富传统的看图识字。为了在复杂的光影下也能稳定地检测出标志，系统利用边缘提取优化了标志检测方法。为了稳定快速地求解摄像机参数，系统首先利用单应性矩阵快速求解出初值，并通过在优化函数中加入自适应的平滑性约束来抑制图像噪声的影响，使得求解的摄像机参数更加精确平滑。实验结果证明了该系统的稳定性和实用性。

2、关键词增强现实边缘提取汉字标志摄像机跟踪中图法分类号:TP391文献标识码:A文章编号:080140Chinese-Character-MarkerbasedAugmentedRealitySystemDONGZi-long,ZHANGGuo-feng,SHAOYuan-long,HUAWei(CAD&CGStateKeyLabofZhejiangUniversity,ZhejiangHangzhou,310058)AbstractAugmentedrealityisatechniquetofusevirtualandrealworlds.Thepropo

3、sedaugmentedrealitysystemaimstouseanoff-the-shelfwebcamera,andaugmentsrelatedvirtualmediainformationontotheChinese-Character-Markerssurroundedbyblackrectangles,whichprovidesanewlearningexperienceforChinesecharacter.Theproposedmethodenhancesthemarkerdetectionmethodwithedgeextractio

4、n,andperformsbetterundercomplicatedshadingcondition.Toreliablysolvethecameraparameters,theproposedsystemfirstusesthehomographytoestimatetheinitialvalues,andthenincorporateadaptivesmoothnessconstrainttoreducetheimagenoise.Thisconstraintmakesthesolvedcameraparametersmoreaccurateands

5、table.Theexperimentalresultsdemonstratetheeffectivenessandrobustnessoftheproposedsystem.Keywordsaugmentedreality,edgeextraction,Chinese-Character-Marker,cameratracking基金项目：国家“863”计划资助项目(2007AA01Z326)收稿日期：2008-8-20；改回日期：2008-10-20第一作者简介：董子龙(1983－)，男。2004年获浙江大学计算机科学和工程专业学士学位，现为浙江大学CA

6、D&CG国家重点实验室计算机科学和工程专业博士研究生。主要研究领域为计算机视觉、增强现实。E-mail:zldong@cad.zju.edu.cn1引言增强现实（AugmentedReality）是将现实世界和计算机生成的信息融合在一起的技术，这些信息可以是图像，文字，三维模型，和光照。增强现实极大地丰富了现实世界的信息，在医学，教育，娱乐，军事，游戏上都有丰富的应用[1][2]。本文希望利用增强现实技术完成一个稳定的汉字学习系统，将计算机生成的多媒体信息与汉字图像结合起来，使学习手段更加丰富有趣（图1）。对于增强现实系统来说，最重要的是准确地获取摄像机的

7、方位参数，这样才能把虚拟信息和现实世界对齐，保证沉浸感。基于硬件感应器和基于视觉获得摄像机参数是常用的两个途径。基于硬件的方法通常成本高，装配复杂，但是比较稳定。反之，基于视觉的方法充分利用计算机视觉领域的成果，不需要额外的特殊装备，但是相对鲁棒性较弱。基于视觉的方法又包括自然特征和人工标志两类。对于本文的汉字学习系统而言，需要结合说明性的汉字图像，基于标志的视觉方法更为合适。图1系统原型，在汉字标志上绘制相关媒体内容Fig.1Systemprototype，augmentrelatedmediainformationontoChinese-Charact

8、er-Markers图2系统流程Fig.2Systemflowch