本文针对运动物体上的立体投影问题,深入研究其中的难点问题,设计和实现了一套动态立体投影系统——“Projection Mapping on Movable Object”(简称“PMOMO”),它实时追踪真实世界物体的6个自由度的运动,并通过投影赋予其虚拟的视觉外观。论文的主要研究内容与研究成果包括:设计并实现了一套动态立体投影系统的软硬件架构。通过深度摄像头和微型捷联惯导传感器捕捉物体的空间位置,建立与现实物体运动相对应的虚拟三维场景,并将虚拟场景画面投影到现实场景之中,实现高精度的运动物体实时立体投影。提出了一种基于深度图像的运动物体追踪算法,能够精确地定位任意几何形状的物体。这套追踪算法首先将物体复杂的面片模型转化为低密度且均匀分布的点云模型,然后采用一种自适应的基于演化算法策略的半全局优化算法来配准深度图像。提出了一种遮挡检测与定位失败处理算法,该算法能同时检测自遮挡与外部遮挡,并在发生定位失败的情况下快速定位回目标物体,保证了系统实时交互的鲁棒性。同时,提出了一种遮挡剔除算法,该算法能够将目标物体被遮挡住的部分从投影中剔除,使遮挡物不会被投影光线投射到,由此进一步了虚拟外观的真实感。全面测试了系统在目标物体不同运动速度与遮挡面积下的运行情况,其结果显示,当物体运动速度正常且被遮挡部分不超过15%时,系统的定位误差约为6毫米,达到每秒30帧的更新频率。