增强现实能将真实场景与虚拟信息融为一体，增强了真实世界能够直接提供给人们的信息，所以增强现实技术在国内外被广泛运用于各种领域。 虚实整合是增强现实的关键技术。整合过程确定虚拟物体在不同坐标空间中的映射关系，并将其实时显示在图像的正确位置，实现增强现实。在已有的多种虚实整合方法中，基于平面模板的虚实整合显示出快速、准确的整合效果，有效地保证了增强现实应用实时、准确的要求。 在分析总结已有的基于平面模板的整合方法基础上，本文提出了一种利用平面成象所具有的平面单应性特点实现虚实整合的方法。本文基于平面单应性推导了虚实整合投影关系，通过自动定标解决了已有平面模板整合方法中因为手动定标不能连续整合的问题。为了提高该方法在增强现实系统应用中的强劲性，本文还对基于平面单应性的虚实整合进行进一步优化，经过局部优化RANSAC优化后的整合方法加强了平面模板抗遮挡的能力。同时，本文对整合过程中起到关键作用的模板做了深入研究，结合平面模板的检测跟踪过程，提出基于平面单应性整合方法中模板设计的基本框架和要求，并在实践中得到验证。 第一章绪论，主要介绍本课题的相关研究背景。第二章基于平面单应性的虚实整合，提出一种基于平面单应性关系进行虚实整合的方法。第三章整合优化算法的应用研究，探讨一种基于局部优化RANSAC方法的平面单应性优化算法。第四章平面模板检测跟踪技术研究，结合平面模板的检测跟踪过程，研究平面模板的设计要求。第五章结论和未来的工作，总结本文对基于平面模板虚实整合的研究结果，并介绍了今后需要进一步完善的工作。