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第1章 绪论1

1.1 增强现实概述1

1.1.1 增强现实的内涵1

1.1.2 增强现实与虚拟现实的区别2

1.1.3 增强现实的特点4

1.2 增强现实人机交互技术所面临的挑战4

1.3 增强现实在各行业的应用9

1.3.1 增强现实在工业上的应用9

1.3.2 增强现实在医疗上的应用12

1.3.3 增强现实在娱乐游戏行业中的应用13

1.3.4 增强现实在教育行业中的应用14

1.4 本书主要内容15

参考文献16

第2章 增强现实的理论基础与设备22

2.1 增强现实的空间坐标系22

2.1.1 成像坐标系23

2.1.2 观察坐标系（摄像机坐标系）24

2.1.3 世界坐标系26

2.1.4 虚拟世界坐标系26

2.2 摄像机成像模型及其标定方法26

2.2.1 摄像机成像模型27

2.2.2 摄像机的标定方法30

2.3 摄像机位姿估算35

2.4 增强现实常用设备37

2.4.1 摄像机37

2.4.2 跟踪传感器39

2.4.3 体感交互设备41

2.4.4 可穿戴增强显示设备42

参考文献45

第3章 基于标识的增强现实交互方法47

3.1 基于标识的注册算法原理47

3.2 基于正方形标识的增强现实系统基本算法原理49

3.2.1 正方形标识的设计思路49

3.2.2 基于正方形标识的增强现实系统的坐标系定义51

3.2.3 正方形标识的注册算法原理52

3.2.4 正方形标识的编码识别54

3.2.5 基于标识注册算法的影响因素讨论56

3.3 基于正方形标识的交互方法与基本算法原理60

3.3.1 常见的基于正方形标识的交互方法61

3.3.2 基于正方形标识的交互方法基本算法原理62

3.4 基于ARToolKit开发包的增强现实系统实现流程65

3.4.1 ARToolKit开发包的工作原理65

3.4.2 ARToolKit开发包的开发前准备65

3.4.3 ARToolKit开发包的开发框架67

参考文献68

第4章 基于数据手套的增强现实交互方法70

4.1 数据手套的功能分析70

4.1.1 数据手套的基本参数70

4.1.2 数据手套的标定方法72

4.2 数据手套的交互语义模型75

4.2.1 交互场景设计75

4.2.2 交互语义模型76

4.3 基于数据手套的手势识别算法81

4.3.1 操作意图判断的基本思路81

4.3.2 静态手势识别82

4.3.3 动态手势识别86

参考文献88

第5章 基于机器视觉的交互方法89

5.1 基础理论与方法89

5.1.1 徒手交互的基本处理流程89

5.1.2 双手交互的操作意图判断方法90

5.2 基于普通摄像头的徒手交互方法与实现93

5.2.1 复杂背景下的手部分割算法93

5.2.2 基于关键特征点的手势识别算法102

5.3 基于Kinect传感器的体感交互方法与实现112

5.3.1 Kinect传感器介绍112

5.3.2 Kinect传感器应用交互场景要求113

5.3.3 Kinect SDK输出的传感数据113

5.3.4 Kinect传感器观察坐标系116

5.3.5 Kinect传感器体感交互方法116

参考文献119

第6章 基于移动终端的增强现实交互方法120

6.1 移动增强现实的场景重构与处理120

6.1.1 场景重构数学模型121

6.1.2 场景重构流程与误差分析123

6.1.3 场景点云重构124

6.2 移动增强现实中的摄像机跟踪131

6.2.1 摄像机跟踪框架131

6.2.2 基于稀疏光流的摄像机姿态估计134

6.2.3 基于语义SLAM的摄像头跟踪优化140

6.2.4 摄像机跟踪的应用150

6.3 移动增强现实的交互方法与实现153

6.3.1 基于触摸屏的交互153

6.3.2 移动增强现实中的视觉式交互163

参考文献170

第7章 增强现实人机交互应用系统开发172

7.1 基于移动端的油泵拆装训练系统的设计与实现172

7.1.1 案例的背景与意义172

7.1.2 系统的设计方案173

7.1.3 算法原理180

7.1.4 系统实现183

7.2 基于数据手套的车间布局系统的设计与实现185

7.2.1 案例的背景与意义185

7.2.2 系统硬件平台设计186

7.2.3 系统软件平台设计188

7.2.4 车间布局的交互语义模型193

7.2.5 车间布局系统的实现194

7.3 正方形标识工具车间布局系统的设计与实现197

7.3.1 案例的背景与意义197

7.3.2 系统的设计方案198

7.3.3 算法原理204

7.3.4 系统实现206

7.4 体感交互技术在虚拟机器人示教中的应用209

7.4.1 案例的背景与意义209

7.4.2 系统设计方案210

7.4.3 系统实现212

7.4.4 程序实现原理与要点219

7.5 基于HoloLens的布线辅助系统的设计与实现223

7.5.1 案例的意义与背景223

7.5.2 系统的设计方案224

7.5.3 系统实现228