一种新型的交互式增强现实系统.pdf

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1、《自动化技术与应用》2010年第29卷第7期计算机应用ComputerApplications一种新型的交互式增强现实系统王立功(黑龙江省计算中心,黑龙江哈尔滨150001)摘要:增强现实是随着虚拟现实技术的发展而衍Ⅲ来的。它抒计算机产生的虚拟物体合成到真实环境当中。本文采用ARToolKit系统作为开发环境,OpenDynamicEngille(ODE)为动力学引擎以及利用OpenSceneGraph(OSG)图形引擎开发包,将增强现实技术与碰撞检测技术相结合实现_厂一种新型的交:t式增强现实系

2、统。关键词:增强现实;碰撞检测;交互中图分类号:TP301文献标识码:B文章编号:1003⋯7241(2010)07003603AnNewInteractiveAugmentedRealitySystemWANGLi-gong(ComputingCenterofHeilongjiangProvince,Harbin150001China)Abstract:AugmentedReality(AR)isagrowingareainvirtualrealityresearch.Itisacombinat

3、ionoftherealsceneviewedbytheuserandavirtualscenegeneratedbythecomputerthataugmentsthescenewithadditionalinformation.Intbispaper.weuseARToolKitasdevelopmentenvironment,OpenDynamicEngine(ODE)andOpenSceneGraph(OSG)assoftwaredeveloper’Skit,andmakeanewInte

4、ractiveAugmentedRealitysystemcombinedCollisionDetection.Keywords:augmentedreality;collisiondetection;Interaction1引言技术和动力学引擎(OpenDynamicEngine,ODE)iS1相结增强现实(AugmentedReality,简称AR),也被称之合,实现了一种新型的交互式增强现实系统。为混合现实。它通过电脑技术,将虚拟的信息应用到真实世界,真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一

5、2ARToolKit与OSG的结合个画面或空间同时存在,从而呈献给用户一个感官效果ARToolKit是一套基于C语言和OpenGL的增强现真实的新的环境【川。由于增强现实系统具有虚实结合、实系统开发包,能够完成图像采集,摄像机定标,标识物实时交互、三维注册的特点,在医疗研究、教育培训、识别,三维场景注册等相关功能。它主要采用基于标识工业设计、国防建设、市政规划、文物保护、文化娱乐物的视频检测方式,利用计算机视觉技术来计算使用者视点相对于标识物的位置和姿态,通过计算摄像机坐标等许多领域具有十分广泛的

6、应用前景。目前对于增强现实技术的研究主要集中在虚拟物系和标识物坐标系的转换矩阵进行虚实注册,借助OpenGL将虚拟信息渲染到视频流中,从而实现对现实体的准确注册以及虚实世界的无缝融合方面2,应用也大多数局限于在各个领域进行虚拟信息的展示,这些应世界的增强。用明显缺乏交互性,如能控制虚拟对象进行塑造、组ARToolKit的图像渲染采用的是OpenGL这一底层装、拆卸、旋转、推动等操作【引。的图形函数,这就使其三维图形的绘制比较繁琐,不利本文在ARToolKit开发平台基础上[4l,将碰撞检测于应用程

7、序的开发。OSG恰好弥补了OpenGL的这一不足【6laOSG是一个由标准C++程序和OpenGL编写的开源跨平台图形开发包,它基于场景图的概念,提供了一收稿日期:2007—03—16H-算机应用《自动化技术与应用》2010年第29卷第7期COinpute~Appicatior1s个在OpenGL之上的面向对象的框架,从而把开发者从能够让虚拟世界中的物体按照牛顿力学定律进行真实现和优化底层图形的调用中解放出来,便于应用程序实的碰撞和运动,同时ODE和OsG的运行工作机制的开发和管理【引.本文提出将

8、ARToolKit与OSG相结合,都是基于时间帧来循环的,这样就为两者结合提供了来提高增强现实技术的开发效率,如图1。便利条件。本文提出将OSG与ODE相结合,来模拟增强现实技主函数术中生成虚拟物体的真实动力学特性。两者结合的实(包括设定摄像头各个参数、质就是在ODE和OSG中创建两个完全相同虚拟空间,标识物模板的模式读取l并且通过更新转换矩阵实时同步的更新虚拟物体的姿态和方向,两者结合的实现流程如图2所示。主循环(1获取摄像头数据、标识物模ODE鲫建碰撞空间OSG构建癜撅物体板识

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