增强现实虚拟人偶成像的原理

增强现实的系统二次开发包，该工具包是由Hiro-kazoK-ato博士在华盛顿人机接口实验室设计开发的，能够在不同的操作系统平台上运行，已成为在AR领域使用较为广泛的开发包口．ARToolkit利用计算机视觉技术来计算摄像机相对于黑白标识(带黑色方框的正方形)的距离与位置．首先根据用户设定的阈值将采集到的一帧彩色图像转换成一幅二值(黑白)图像，然后对该二值图像进行连通域分析，找出其中所有的四边形区域作为候选匹配区域．将每一候选区域与模板库中的模板进行匹配，如果产生匹配，则ARToolkit认为找到了一个标识，利用该标识区域的变形来计算摄像机相对于已知标识的位置和姿态，最后根据得到的坐标变换矩阵实现虚拟场景与真实世界之间的三维注册．通过计算标识点的图像坐标与其空间三维坐标间的变换关系。可以求出摄像机的内部参数(焦距、像平面中心的坐标，像索水平和垂直间距，以及摄像机|相对于标识点的旋转矩阵和平移矩。基ARTOOlKit的应用可以在实时视频中显示有景深的虚拟影像(透视投影)核心在于用于跟踪的黑色形状标记， AR系统开发主要包含
以下几个步骤：
(1)摄像机捕获真实世界的视频，并将它传送给计算机。
(2)软件监控中视频流中的每一帧图像，并在其中搜索是否有匹配
的图形标记
(3)如果找到了，ARTOOlKit将通过数学运算计算出图形标记，和摄像头的相对位置
(4)得到摄像头的位置之后，
以此来调节模型的位置和方向
(5)将模型渲染到标记卡所在的位置。
(6)最终输出到显示设备的视频流是经过处理的，
因此当人们看到显示设备视频时，模型便覆盖到了拍到的真实画面上了。