增强现实是虚拟现实中的一项前沿技术。随着视觉相关的前沿技术的发展和相机,投影仪等硬件设备的成本越来越低,基于投影仪相机的系统将会带来很多其他显示设备所不具备的乐趣,最终改变人们的生活。投影显示技术的优势是理论上可成像在任意表面。通过增加投影仪的数量,可近乎无限的扩充可视范围,任意的显示分辨率,来获得沉浸式的用户体验,这是目前国内外增强现实技术研究的一个热点。本文主要研究多投影仪条件下的增强现实技术。目前关于光度补偿的研究基于单投影仪,可在带有纹理和颜色的表面上进行补偿投影显示。在多投影系统中,由于多投影带来了重叠区域的光度不一致性,相机的每个像素覆盖的区域增大等问题,直接采样单投影的光度补偿技术,容易致使光度补偿失败或效果不够理想。现有的光度一致性算法,主要是对投影重叠区域进行光度衰减,但实际的效果有点矫枉过正,重叠区域反而过暗。而在移动投影方面,动态光补偿这个领域基本还未有前人涉足。针对上文的前两个问题,本文提出了一整套的解决方案,构想并实现了一个单相机多投影仪系统,该系统采用一台相机采样环境数据?和投影仪参数,用多台投影仪来共同显示。在第三章,本文将依次介绍系统几何校正,光度补偿和光度一致这三大功能的原理和实现。主要阐述投影仪图像空间与相机空间的映射关系的建立,单投影补偿的模型,投影环境参数的获取和整个补偿算法的流程,以及多台投影仪间重叠区域像素衰减系数的计算方法。在第五章,本文将阐述整个系统架构的设计思路,并在最后给出采用了多投影补偿的效果,融合的效果,以及最终整合的效果。这些图片效果和数据分析表明了本系统很好的实现了上述三大功能。第四章将介绍对移动投影的研究。第三章涉及的内容是静态的,其中背景,环境光,投影仪外部参数,用户视点都假设是不变的。本章将研究这些参数动态变化的条件下,如何获取变化的信息和实现更有意思的应用。其中,环境光补偿是前人所没有涉及的领域,本文给出了可行的计算模型和补偿中的要点,在第五章会给出试验效果。而如果能跟踪投影仪外部参数,用户视点的变化则可以带来更有趣的应用。第四章第二节将研究一个基于跟踪视点和移动投影仪的,能够投影虚拟三维物体的渲染系统所涉及的算法和系统架构。本文主要的创新点有:1单相机多投影仪系统实现了多台投影仪的几何校正,光度补偿和光度一致,即能够将图像投影到一个带纹理的复杂曲面上,为某个固定视点的用户提供一个几何规则的,补偿了背景纹理的统一图像,就像一台具备大范围投影能力的投影仪投出的单幅大图像。2单相机多投影仪系统采用一种方便快捷的迭代方式来提高投影表面反射率参数的获取精度,在使用多投影仪单相机的同时可以达到与单投影媲美的补偿效果,仅需对投影区域增加捕捉4-6幅图像。并且针对多投影补偿计算量增大的问题,通过GPU加速加以解决。3单相机多投影仪系统对多投影仪重叠区域的融合算法做了改进,解决了原有方法重叠区域过渡明显的问题。4首次给出了单投影单相机条件下的动态光补偿方法,该方法具有自适应的特点,补偿效果明显。