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增强现实（Augmented Reality，简称AR）技术是将计算机生成的虚拟信息叠加到真实环境当中，从而实现对现实的增强效果。增强现实目前在教育培训、工业检测、游戏娱乐等行业得到了快速的发展和应用。为了在建筑设计教学中，让学生能够更好地观察到建筑与周边环境的关系，本文将增强现实技术引入到设计验证环节。让学生在增强现实视角下，从无人机航拍的视频影像中，将某个实际建筑替换为所设计的3D模型，并赋予交互功能，使得建筑设计课中的设计效果展示能够与周边环境融合起来，达到更好的验证效果。
增强现实应用必须理解自身所处的环境，其中的关键技术就是对现实中的三维物体进行检测和位姿估计。三维目标检测，指的是在图像中检测出特定的物体并给出物体的三维空间信息。目前，针对增强现实的三维目标检测还处在初步发展阶段，大多数增强现实系统中仅仅检测简单平面和特定二维图像。本文深入研究了当前针对增强现实领域三维目标检测的各种方案，在已有的三维目标检测算法上进行改进，通过对比实验说明改进后的效果。然后结合SLAM（Simultaneous LocalizationAndMapping）提出了一个具备三维目标检测的增强现实原型系统，在无人机航拍的建筑物数据上进行验证，是将增强现实技术应用在建筑设计教育上一个很好的尝试。
本文的创新点与主要工作如下：
①提出一种利用上一帧检测数据生成3D Bounding Box候选的方法，在已有基于2DBounding Box和消失点进行三维目标检测的方法上，通过保存上一帧物体的旋转数据对当前3DBounding Box进行估计，解决了每一帧都需要对物体旋转进行大量采样的弊端，降低了系统运算的复杂度。
②提出了一种融合距离误差、形状误差、角度误差和顶点偏移误差的评价收敛方法，通过对比实验确定了误差函数权值的取值大小，并在公开数据集上的实验证明了该评价方法的有效性。
③基于ROS（RobotOperatingSystem）搭建了一个结合SLAM和三维目标检的增强现实原型系统，在无人机航拍的建筑物视频和虚拟生成的场景数据上进行验证，可以识别出建筑物的3D Bounding Box并实现增强现实效果。
增强现实应用必须理解自身所处的环境，其中的关键技术就是对现实中的三维物体进行检测和位姿估计。三维目标检测，指的是在图像中检测出特定的物体并给出物体的三维空间信息。目前，针对增强现实的三维目标检测还处在初步发展阶段，大多数增强现实系统中仅仅检测简单平面和特定二维图像。本文深入研究了当前针对增强现实领域三维目标检测的各种方案，在已有的三维目标检测算法上进行改进，通过对比实验说明改进后的效果。然后结合SLAM（Simultaneous LocalizationAndMapping）提出了一个具备三维目标检测的增强现实原型系统，在无人机航拍的建筑物数据上进行验证，是将增强现实技术应用在建筑设计教育上一个很好的尝试。
本文的创新点与主要工作如下：
①提出一种利用上一帧检测数据生成3D Bounding Box候选的方法，在已有基于2DBounding Box和消失点进行三维目标检测的方法上，通过保存上一帧物体的旋转数据对当前3DBounding Box进行估计，解决了每一帧都需要对物体旋转进行大量采样的弊端，降低了系统运算的复杂度。
②提出了一种融合距离误差、形状误差、角度误差和顶点偏移误差的评价收敛方法，通过对比实验确定了误差函数权值的取值大小，并在公开数据集上的实验证明了该评价方法的有效性。
③基于ROS（RobotOperatingSystem）搭建了一个结合SLAM和三维目标检的增强现实原型系统，在无人机航拍的建筑物视频和虚拟生成的场景数据上进行验证，可以识别出建筑物的3D Bounding Box并实现增强现实效果。