增强现实(Augment Reality,AR)是一个越来越受世界关注的新兴技术,是各种技术包括计算机图形学渲染技术融合的产物。如何快速地渲染出更为真实的三维场景是计算机图形学领域的研究热点。在真实场景中,环境的复杂性、多样性使得渲染的三维场景显示效果不够高效或真实。本文课题的目的是基于摄像头捕获帧的二维信息,建立一个虚拟的高真实感三维场景,并提高虚实场景合成的真实感,实现增强现实的效果。实验的主要难点是如何用摄像机捕获帧的二维信息,实时叠加三维模型,以及如何在虚拟的三维场景中模拟真实环境属性,构建一个高真实感的三维场景。本文的工作围绕上述的难点展开,具体分为两部分进行分析研究:1、从增强现实中三维场景的建模方法出发,提出增强现实中模拟真实世界中含有透明及非透明材质部分的三维物体的方法,该方法应用3ds Max建模工具将三维模型根据不同材质进行模型分解,以保证后期模型上不同的材质部分被渲染成不同的效果,接着分析三维场景中相机姿态评估技术,为三维场景的渲染做好前期准备。2、分析三维场景中模型间的遮挡方法,提出增强现实中真实人脸与三维模型遮挡的处理方法,该方法应用三维人脸模型模拟真实场景中的人脸,模型位置随人脸姿态变换而变换,同时保证用该模型替换真实人脸来遮挡“叠加”在真实人脸上的其它三维模型。分析并实现模拟真实环境的光照或阴影效果,由于越逼近真实场景,场景的计算越复杂,应用光照算法以保证渲染效率和真实感的均衡,并给出相应的实验结果及分析。接着基于不同的渲染工具,实现实时渲染效果,并给出实验数据及分析。本文通过Vulkan整合加载三维模型数据、评估人脸姿态、模拟真实环境的光照等部分,渲染出了增强现实中基于三维人脸的三维场景,该场景的显示效果更接近真实,同时达到了实时显示的效果。