增强现实技术(AR-Augmented Reality),是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术,其借助计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中原本不存在的虚拟对象,并通过传感技术将虚拟对象准确“放置”在真实环境中,最终借助显示设备输出虚拟对象与真实环境融为一体的视频序列。本文利用增强现实技术中虚拟零件与真实零件共存的特点,将其应用于设备组装维护领域,在视频信号中正确位置叠加待装配零件辅助信息,并对其安装顺序予以判断,同时安装位置给予辅助信息提示。本文的维护不涉及检测部分,只包括明确故障部位后的更换维护。本文对增强现实技术的特点以及基于增强现实技术开发的应用系统的运行原理进行了阐述,分析了基于增强现实技术的设备维护装配系统的功能和性能要求,并对系统的基本结构和软硬件组成进行了叙述,在此基础上实现了基于增强现实技术的原型系统。该系统包含五个功能模块:视频采集模块、图像处理模块、虚实配准模块、消息处理模块和视频融合模块。系统通过视频采集模块对真实装配场景进行视频采集;图像处理模块通过对获得视频图像进行二值化、连通域分析、仿射变换以及模板匹配等一系列操作,完成对视频图像中标记卡的识别,同时得到标记卡四个角点的像素坐标;把上述结果输入虚实配准模块得到标记卡与摄像机之间的单应性矩阵,进而计算出摄像机的外参数;视频融合模块将虚拟信息与真实零件进行融合并输入在显示器中,从而实现虚拟信息与真实场景的融合。增强现实系统中的虚实配准技术是本文的研究重点。本文采用基于计算机视觉的标记卡跟踪方法对虚实零件进行配准。通过实验发现,随着摄像机与标记卡之间距离的增大、角度的缩小,计算出的摄像机与标记卡之间的距离与实际距离的误差不断增大,影响配准精度。本文采用透视投影的方法,在进行标记卡识别之前将标记卡通过透视投影变换到与摄像机光轴垂直的平面上,以缩小误差,从而使误差率由1.2%~0.4%降低到0.2%~0.1%。