随着计算机技术的发展,增强现实技术逐渐成为下一代人机接口技术发展的主要方向之一。增强现实技术通过跟踪用户在真实场景中所处的位置,将计算机生成的图形图像以及声音等信息“叠加”在用户感知的真实世界上,使用户可以容易地进入人们本来不能进入的微观世界,以及人们不能直接进入的特殊环境,并为人们的研究工作构造理想的交互环境,比如观察分子立体结构、探索基因芯片本质的增强现实系统等。增强现实技术与计算机图形学、人机交互技术、网络多媒体技术相结合,广泛应用于医学、军事、工业、娱乐等方面。本文首先介绍了增强现实的概念、特征、应用领域,然后,分析了增强现实系统的框架结构,并详细解释了增强现实系统中图像采集、图像分割、注册定位、深度检测、三维模型渲染、虚实融合、用户交互等几个重要模块的功能和相关的算法,如RAC相机两步标定算法。接着详细说明了本文原型系统中相机标定模块、虚拟三维动画模型的渲染模块、动画控制模块、碰撞检测模块、多媒体控制模块中关键技术的实现细节。为了解决用户在交互时将标记遮挡影响了系统稳定性的问题,本文提出了标记具有方向性的观点和识标空间三维立体化的解决方案,使用户可以自然地与系统中的虚拟模型进行交互。基于本文的原型系统,我们开发了数字科技馆的虚拟生物实验室部分和淮扬菜数字文化博物馆的虚拟烹调美食体验馆部分。