增强现实(Augmented Reality,AR)技术是将虚拟环境与真实环境进行匹配合成,以达到对真实环境的增强,目前被越来越多的应用于教育领域。以移动端为核心的移动增强现实技术(Mobile augmented reality,MAR)除了具有增强现实虚实融合、实时交互、三维注册等技术特性外,其特有的便携性也对扩展教学应用场景、实现教育多元化、促进教育均衡发展有着积极意义。移动增强现实技术可结合相关学习理论、技术以及不同的学习场景开发出更具创新性的教学产品。本文通过比较增强现实在国内外教育行业的应用现状确定主要研究内容。目前大部分移动增强现实应用主要面向基础教育,其关键技术(三维注册)主要分为两类,其中基于人工标识的方法存在易注册失败、应用受限等问题,而基于自然特征的方法则较好的克服了这些缺陷。综合上述分析,本文对以下内容进行了研究:(1)设计移动增强现实交互学习系统的基本框架,分析系统实现流程,研究实现系统的技术理论,如三维注册、虚实融合等关键技术;从功能和性能这两个方面对系统进行需求分析;依据上述研究与分析确定系统总体技术路线并对系统整体框架做进一步划分,设计系统功能模块。(2)针对基于自然特征的三维注册识别部分精度易受复杂纹理影响且未能很好的满足目前出现的以文字为目标的应用需求,提出了一种基于文字特征的识别注册方法。该方法主要在处理模板图像时通过对固定系数降采样与二幂次采样的结合来构建多尺度金字塔,实现尺度不变性;为了更好的获取文本图像文字特征点,用改进的快速视网膜特征算法(Fast retina keypoint,FREAK)对模板图像和视频帧图像的特征点进行提取和筛选,汉明距离进行匹配;最后根据特征点对信息计算摄像机位姿完成注册。实验结果表明,改进的FREAK算法能较准确地提取文字笔划角点,减弱纹理特征对精度的影响;在目标图像出现尺度角度变换和被遮挡情况时该方法仍可以完成识别注册,更适用于以文本图像为目标的移动增强现实交互学习系统。(3)实现了可使用于智能移动端的增强现实交互学习系统。系统主要面向高校教育,完成的交互学习、全景漫游、视频讲解等功能模块为用户构建了实时的三维交互环境,解决了传统教学中正式学习环境与非正式学习环境彼此分离的问题,拓展了学习内容。