增强现实是将计算机生成的虚拟信息与真实世界的叠加,而全景视频是将拍摄到的视频拼接后可任意角度拖动观看的动态视频。在一些受到保护且不便让用户进入的场景(如文物古迹、博物馆、旅游景区等),可采集全景视频片段,然后利用增强现实技术将虚拟信息叠加到拼接后的全景视频背景中,为用户提供更加丰富的信息。本文将增强现实技术引入全景视频中,提出全景视频增强现实系统的建设方案,并对建立该系统的关键技术进行研究。研究的主要内容为:(1)针对全景视频拼接中算法复杂度高、拼接后的视频存在拼接裂缝以及运动物体易导致"GHOST"现象的问题,提出改进ORB特征检测的全景视频拼接方法,使得全景视频拼接具有较好的实时性,并有效抑制了拼接裂缝和"GHOST"现象的产生;(2)针对基于标识的三维注册易受光照、遮挡以及旋转变化的影响,提出基于动态特征模板匹配的ARTool Kit三维注册方法,在复杂环境下,动态模板匹配算法具有较高的实时性和标识物识别率,基于动态特征模板匹配的ARTool Kit注册具有良好的稳定性和鲁棒性;(3)针对标识结合自然纹理特征的三维注册误差较大、运行速度慢的问题,提出仿射重投影混合虚实注册方法,在特征图形被遮挡或不可见时能够完成注册,仿射重投影混合虚实注册方法在精确度、健壮性以及速率方面表现优异;(4)针对基于自然纹理特征的三维注册易受复杂环境以及目标跟踪检测算法耗时严重、精度低的影响,提出改进KCF的跟踪注册方法,在目标位置发生旋转、缩放、部分遮挡、光照和运动模糊等情况下,改进的KCF算法在精确度、成功率以及效率上总体优于KCF算法、TLD算法、Struck算法和CT算法,目标位置与虚拟信息的融合度较高,改进KCF的跟踪注册方法有效提高了增强现实系统的实时性、稳定性和鲁棒性。基于上述对全景视频增强现实系统关键技术的研究,通过拍摄全景视频片段并进行拼接、显示,然后叠加虚拟信息来建立一个全景视频增强现实原型系统,建立的系统具有较好的实时性、鲁棒性以及较高的实用价值。