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第1章 增强现实简介1

定义和范围3

增强现实简史4

示例13

工业和建筑业13

维修和培训17

医疗18

个人信息显示20

导航21

电视22

广告和商务25

游戏27

相关领域28

混合现实连续体28

虚拟现实29

普适计算30

小结31

第2章 显示33

多模态显示34

听觉显示34

触力觉显示35

嗅觉和味觉显示37

视觉感知39

需求和特点40

增强方法40

单视和体视42

焦距45

遮挡47

分辨率和刷新率48

视场50

视点偏移51

亮度和对比度53

畸变和像差55

延迟55

工效学55

社会接受度55

空间显示模型56

视觉显示器58

近眼式显示器59

手持式显示器69

固定式显示器72

投影式显示器78

小结84

第3章 跟踪85

跟踪、校准和注册86

坐标系87

模型转换88

视角转换88

投影转换89

参考帧89

跟踪技术的特点90

物理现象90

测量准则91

测量的几何属性91

传感器布置91

信号源92

自由度92

测量坐标92

空间传感器布置93

工作空间覆盖94

测量误差94

时间特性95

固定跟踪系统96

机械跟踪96

电磁跟踪97

超声波跟踪98

可移动传感器99

全球定位系统99

无线网络101

磁力计102

陀螺仪102

线加速计103

里程表104

光学跟踪105

基于模型的跟踪与无模型跟踪106

光照106

标志点与自然特征109

目标识别113

传感器融合117

互补的传感器融合117

竞争的传感器融合117

协作的传感器融合118

小结120

第4章 增强现实中的计算机视觉121

标志点跟踪123

相机表示124

标志点检测126

单应位姿估计128

位姿优化132

多相机红外跟踪132

团块检测133

建立点对应133

双相机三角测量135

多相机三角测量137

基于球形标志点的目标匹配137

绝对朝向137

基于检测的自然特征跟踪138

兴趣点检测140

描述子创建144

描述子匹配145

n点透视位姿146

鲁棒位姿估计148

增量跟踪149

主动跟踪150

KLT跟踪151

零归一化互相关152

分层搜索154

联合检测和跟踪155

同时定位与地图构建156

计算本质矩阵的五点算法157

集束调整158

并行跟踪与地图构建159

再定位与环闭合160

稠密地图构建161

户外跟踪164

可伸缩视觉匹配165

传感器先验信息167

几何先验信息169

同时跟踪、地图构建和定位170

小结176

第5章 标定和注册179

相机标定180

相机内参数180

镜头畸变校正182

显示器标定183

单点主动对准法185

基于点击装置的头盔显示器标定186

手－眼标定188

注册190

几何测量失真190

误差传播191

延迟192

滤波和预测192

小结194

第6章 视觉一致性195

注册196

遮挡199

遮挡优化201

概率遮挡202

无模型遮挡202

光度注册205

基于图像的光照207

光照检测208

离线光照采集210

基于静止图像的光度注册210

基于镜面反射的光度注册211

基于漫反射的光度注册212

基于阴影的光度注册214

户外光度注册214

重建精确光源215

光照技术216

微分渲染216

实时全局光照218

阴影220

散射全局光照223

高光全局光照225

消去实境227

目标区域的确定228

隐藏区域的观察和建模228

目标区域的移除229

基于投影的消去实境230

相机仿真231

镜头畸变231

模糊232

噪声234

光晕234

色差234

拜耳模式伪影235

色调映射伪影235

风格化的增强现实236

小结237

第7章 情境可视化239

挑战241

数据过载242

用户交互242

注册误差243

视觉干扰243

时间一致244

可视化注册245

本地注册情境可视化245

全局注册情境可视化246

注册不确定性247

注释和标记248

标记的基础理论248

优化技术249

时间一致250

基于图像的放置252

易读性253

X射线可视化254

物体空间的重影255

图像空间的重影256

G缓冲的实现258

空间操控260

扩张图260

空间扭曲262

信息过滤265

基于知识的过滤265

空间过滤265

基于知识的过滤与空间过滤的结合267

小结270

第8章 交互271

输出模态272

增强放置272

灵巧显示274

神奇棱镜276

输入模态279

刚体的追踪及操控279

人体跟踪281

手势282

触摸283

实物交互接口286

可触摸界面286

可触摸表面287

可触摸通用形状287

可触摸独特形状289

透明可触摸293

真实表面上的虚拟用户界面294

增强纸295

多视点交互界面297

多种显示：焦点＋上下文297

共享空间298

多区域300

交叉视点交互303

触觉交互304

多通道交互304

可对话的智能体306

小结309

第9章 建模与注释311

几何结构详述312

点313

面314

体315

外观详述317

半自动重建319

自由曲面建模322

注释325

小结328

第10章 开发329

增强现实的开发要求330

真实世界界面330

硬件抽象332

开发流程332

开发要素333

角色333

故事334

舞台334

交互334

设置335

独立开发方法335

桌面开发335

表演开发337

插件方法339

网络技术341

小结342

第11章 导航345

人类导航的基本原理346

探索与发现347

路径可视化347

视点导引350

目标对象导引350

目标视点导引354

多视角354

同步多视角355

过渡界面357

小结360

第12章 协作361

协作系统的特性362

本地协作364

个人显示与视图366

凝视感知368

共享空间内的灵巧协作368

远程协作370

视频共享371

运用虚拟物体的视频共享372

运用几何重建的视频共享374

点击和手势375

灵巧用户的远程协作376

小结377

第13章 软件架构379

增强现实应用要求380

环境控制和场景驱动380

显示空间381

虚实一致381

语义知识381

真实空间382

软件工程要求382

平台抽象382

用户界面抽象383

重用性和扩展性383

分布式计算384

解耦仿真384

分布式对象系统385

对象管理386

案例学习：羊387

数据流389

数据流图390

多模态交互390

线程和调度391

案例学习：可穿戴的增强现实开发393

场景图395

场景图的基本原理395

依赖图397

场景图整合397

分布式共享场景图399

开发支持400

参数配置401

脚本声明401

案例学习：增强现实导览403

程序脚本405

混合语言程序设计405

实时重配置405

选择增强现实平台407

小结407

第14章 未来409

商业案例驱动力410

专业用户410

普通消费者411

AR开发者的愿望清单411

相机底层API412

多相机412

宽视场相机413

传感器413

统一内存413

移动GPU上的并行编程414

优质显示设备414

户外AR415

不配合的用户415

有限的设备能力416

定位成功率416

智能对象接口417

虚拟现实与增强现实的融合418

增强人类419

AR作为戏剧媒介420

AR作为社交计算平台421

小结422

参考文献423