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随着人们经济收入的提高,交通越来越发达,很多人选择外出旅游作为休闲放松的方式,旅游业渐渐成为中国第三产业的中流砥柱。传统旅游方式如自助旅游只能是走马观花式的游览,不能感受到旅游地深层次的文化内涵和历史内涵;跟团旅游虽然可以了解更多旅游地文化内涵和背景历史故事,但是线路固定,每个景点的停留时间有限,不能随心所欲的游玩自己感兴趣的景点。利用虚拟现实技术提供的虚拟旅游方式,可以方便地提供给游客旅游景区深层次的文化内涵,但是缺乏临场感。根据传统旅游方式存在的问题,本文以移动增强现实(Mobile Augmented Reality,MAR)技术为核心,以文化旅游景区的实践应用为视角,设计了一个基于MAR的智慧文化旅游系统,并探究了系统的关键技术,旨在数字化展示旅游景点深层次的文化内涵与历史内涵。本系统的功能是当游客使用智能手机或平板拍摄自己感兴趣的内容时,手机或平板上会叠加出与之相关的文字、图片、视频、3D(3 Dimensional,3D)模型,对游客感兴趣的内容进行介绍,使游客更深层次的了解旅游地文化内涵。本系统采用C/S(Client/Server,C/S)模式,考虑到大量用户同时访问,由于叠加的虚拟内容,如视频、3D模型比较大,可能导致延时比较长,因而将景区进行分区,每个分区关联一台服务器,可达到实时性高的要求。本文的主要工作:(1)从分析旅游景区的特点出发,阐述智慧化展现旅游景区深层次文化的效果,从效果推出基于MAR智慧文化旅游系统的功能,进而提出系统的架构。系统设计考虑到用户的多样性,采用两种识别方式,提供给用户多样性的选择。(2)研究了系统中图像特征提取与匹配技术。图像特征提取是增强现实技术中图像识别关键的前提,直接决定识别的准确率与速率。本文主要先研究了 SURF(Speeded Up Robust Features,SURF)算法,接着介绍了图像匹配技术中经典的K-D树(K-Dimensional,K-D)算法。然后基于 PCA-SIFT(Principle Component Analysis-SIFT,PCA-SIFT)思想,提出一种改进的SURF算法,对描述子进行降维,以期提高匹配的速度。(3)研究了系统中图像识别与跟踪注册技术。本系统是基于C/S模式,因而分别针对客户端与服务器端识别技术进行研究。客户端识别研究了 BOW(Bag Of Word,BOW)与SVM(Support Vector Machine,SVM)相结合的方式,服务器端识别研究了基于词汇树的方式。本文的注册技术采用的是基于自然特征的注册技术,因而对其进行了研究,并提出了自己的跟踪注册过程。(4)根据智慧文化旅游系统架构设计一个原型系统,并对其进行实验。