【摘 要】
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增强现实（AR）在教育、医疗和营销推广等领域发挥的作用越来越明显。目前,AR主要基于专用设备或APP来实现,少部分基于Web。然而,专用设备式AR和APP式AR的体验和开发成本高,不具备轻量化特性,Web AR发展不成熟且性能提升仍有较大空间。为此,本文提出了一种实现轻量化AR的方法,在满足功能和性能要求的同时,降低体验和开发成本。主要创新内容和工作如下:（1）针对目前AR应用体验与开发成本高的问
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增强现实（AR）在教育、医疗和营销推广等领域发挥的作用越来越明显。目前,AR主要基于专用设备或APP来实现,少部分基于Web。然而,专用设备式AR和APP式AR的体验和开发成本高,不具备轻量化特性,Web AR发展不成熟且性能提升仍有较大空间。为此,本文提出了一种实现轻量化AR的方法,在满足功能和性能要求的同时,降低体验和开发成本。主要创新内容和工作如下:（1）针对目前AR应用体验与开发成本高的问题,提出一种基于微信小程序的轻量化AR技术方案。首先,实现图像识别、跟踪、注册渲染等AR基础功能。然后,通过研究微信小程序适配方法和使用WebAssembly进行字节码加速,仅在前端实现识别、跟踪等图像处理,无需传统实现方案的图像网络传输耗时,保证了 AR应用的实时性。最后,将AR功能进行插件封装,并设计AR定制系统降低开发成本。（2）为了提升AR应用的性能表现,提出一种针对轻量化AR场景的图像跟踪算法。首先,使用基于相关滤波的尺度自适应目标跟踪算法对目标图像进行跟踪,引入颜色空间特征与方向梯度直方图特征互补,通过PCA降维后进行特征融合,提高准确度的同时有效减少计算量。然后,提出一种跟踪结果置信度评估方法,并基于评估结果对滤波器进行自适应更新。最后,引入卡尔曼滤波对跟踪结果进行滤波并对遮挡情况下的目标进行位置预测,使算法在目标发生短暂遮挡情况下具有一定的抗遮挡能力。基于上述研究内容,本文设计并实现了基于微信小程序的轻量化AR体验与定制系统,并在小程序上实现了基于光流法的AR对比方案。最后,对系统进行功能和性能方面的测试。性能测试结果表明,本文相比于对比方案,帧率提升了 26.4%,同时具有更好的稳定性和抗遮挡能力,满足AR应用对性能的要求;功能测试结果表明,系统在小程序上实现了 AR的识别、跟踪、渲染等功能,在AR体验和开发方面具有轻量化特性。
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