增强现实 技术原理与应用实践PDF电子书下载

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第1章 增强现实概论 1

1.1 增强现实技术概述 1

1.1.1 增强现实的定义 1

1.1.2 增强现实技术的特点 2

1.1.3 增强现实与虚拟现实的区别 2

1.2 增强现实的发展历程 3

1.2.1 起源阶段 3

1.2.2 初步发展阶段 4

1.2.3 快速发展阶段 7

1.3 增强现实系统的构成 10

1.3.1 增强现实系统的基本组成 10

1.3.2 增强现实系统的关键技术 11

本章小结 12

本章参考文献 13

第2章 增强现实中的计算机视觉基础 15

2.1 相机成像模型 15

2.2 相机标定 17

2.2.1 基于标定物的标定方法 17

2.2.2 基于主动视觉和自标定的标定方法 20

2.2.3 相机畸变矫正 20

2.3 图像特征检测算子 21

2.3.1 图像特征点提取 21

2.3.2 图像特征描述 26

2.3.3 线特征检测 29

2.3.4 特征匹配及外点剔除 31

2.4 空间位姿解算 33

2.4.1 三维空间变换 33

2.4.2 2D-2D位姿估计 34

2.4.3 3D-2D位姿估计 36

2.4.4 3D-3D位姿估计 37

本章小结 38

本章参考文献 38

第3章 增强现实中的跟踪注册技术 41

3.1 增强现实中的跟踪注册要求 41

3.2 基于传感器的跟踪注册技术 43

3.2.1 磁场跟踪 43

3.2.2 机械式跟踪 43

3.2.3 声学跟踪 44

3.2.4 惯性跟踪 44

3.3 基于视觉的跟踪注册技术 45

3.3.1 基于人工标识的跟踪注册 45

3.3.2 基于模型的跟踪注册 48

3.3.3 基于自然特征的跟踪注册 50

3.4 基于视觉-惯性传感器融合的跟踪注册技术 52

3.4.1 基于滤波的视觉-惯性传感器融合的跟踪注册 53

3.4.2 基于自适应滤波的实时平滑跟踪注册 62

3.5 实例验证 66

本章小结 68

本章参考文献 68

第4章 增强现实的视觉3D建模技术 72

4.1 3D建模技术概述 72

4.2 基于双目结构光的3D建模技术 73

4.2.1 自动3D模型获取方法概述 74

4.2.2 双目结构光视觉测量系统参数构建 76

4.2.3 SFS被动视觉预测 81

4.2.4 增强现实中的自动3D模型重建策略 83

4.2.5 实例验证 88

4.3 基于多视图的3D场景重建 91

4.3.1 基于多视图的3D场景重建概述 91

4.3.2 逆深度自适应加权的三角化模型 92

4.3.3 实例验证 95

本章小结 99

本章参考文献 99

第5章 增强现实的显示技术 101

5.1 视觉感知的基础知识 101

5.1.1 视觉方式 101

5.1.2 视觉结构的基本概念 102

5.2 显示装置的基本特点 104

5.2.1 成像显示技术 104

5.2.2 视场 106

5.2.3 分辨率与刷新率 107

5.2.4 亮度和透光率 108

5.2.5 延迟 108

5.2.6 畸变 109

5.2.7 人因工程学 109

5.3 增强现实显示器 110

5.3.1 头戴式显示器 110

5.3.2 手持式显示器 111

5.3.3 固定式显示器 112

5.3.4 投影式显示器 113

5.4 光学透视式显示 114

5.4.1 棱镜方案 114

5.4.2 Birdbath方案 115

5.4.3 自由曲面方案 115

5.4.4 光波导方案 116

本章小结 120

本章参考文献 120

第6章 增强现实的自然交互技术 122

6.1 人机交互概述 122

6.2 触控交互 123

6.2.1 电阻式触摸屏 124

6.2.2 电容式触摸屏 125

6.2.3 红外触摸屏 126

6.2.4 表面声波式触摸屏 126

6.2.5 触控交互总结 127

6.3 语音交互 128

6.3.1 语音交互概述 128

6.3.2 语音交互原理 129

6.3.3 语音交互局限 131

6.4 手势交互 132

6.4.1 手势交互概述 132

6.4.2 手势识别方法 132

6.4.3 典型的手势识别方法 135

6.4.4 手势交互总结 137

6.5 眼动交互 138

6.5.1 眼动交互概述 138

6.5.2 眼动交互的输入方式 140

6.5.3 眼动交互的眼动指标 141

6.5.4 眼动仪 142

6.6 脑机接口交互 142

6.7 多模态交互 143

6.8 多用户协同交互 145

6.8.1 多用户协同交互特征 145

6.8.2 共享空间协同交互设计 147

本章小结 148

本章参考文献 149

第7章 增强现实与工业制造 152

7.1 航空航天工程 152

7.2 汽车工程 155

7.3 智慧物流工程 158

7.4 其他工业领域 161

本章小结 161

本章参考文献 162

第8章 增强现实在其他典型行业中的应用 163

8.1 国防军事 163

8.1.1 增强现实模拟演练 163

8.1.2 单兵作战态势感知 164

8.2 医疗健康 165

8.2.1 医学教育和手术培训 166

8.2.2 手术规划 167

8.2.3 手术导航 169

8.3 教育 169

8.4 生活导航 171

8.5 游戏娱乐 172

8.6 广告商务 173

8.7 文化旅游 173

本章小结 174

本章参考文献 174

第9章 典型增强现实软／硬件系统 176

9.1 典型增强现实眼镜 176

9.1.1 Google Glass 176

9.1.2 Epson Moverio 177

9.1.3 Vuzix M4000 178

9.1.4 Hololens 179

9.1.5 Magic Leap One 181

9.1.6 晨星DaystAR 182

9.1.7 Nreal Light 183

9.1.8 影创Hong Hu 184

9.2 移动增强现实软件开发平台 185

9.2.1 ARKit 186

9.2.2 ARCore 187

9.2.3 Vuforia 188

本章小结 195

本章参考文献 195

第10章 增强现实的趋势与未来 196

10.1 硬件平台的未来 196

10.1.1 传感器 196

10.1.2 显示设备 197

10.2 AR与AI 198

10.3 AR与5G 199

10.4 AR云 200

10.5 多人AR 201

10.6 AR与数字孪生 202

10.7 AR空间计算 203

本章小结 205

本章参考文献 205

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