大多数增强现实系统只是简单地将虚拟物体叠加在真实场景图像上,造成了虚拟对象与真实对象发生穿透等情况。这种错误的关系,不仅会给长时间执行任务的使用者造成眼疲劳和因视觉错乱引起的操作困难,更会引起用户在操作过程的感官方向迷失和空间位置感错乱,给交互操作带来严重的错误。因此,为了增加计算机仿真的真实性,提高增强现实沉浸感,虚实物体间的碰撞检测是不可回避的一个问题。只有解决虚实碰撞检测,才能真正实现对实际情况的预测仿真。首先,本文在对比分析了虚拟现实和增强现实优缺点的基础上,研究了带标志物的增强现实系统,利用OSG/osgART,搭建了一个增强现实仿真环境,并且实现了增强现实环境下的机械臂三维建模和运动仿真。其次,研究了基于立体图像对的三维重建技术。本文利用立体摄像机,获取一对立体图像对,通过校正、高斯滤波等预处理后,提取图像的特征点并利用基于特征点的匹配算法对特征点进行了立体匹配,得到了匹配特征点对,根据相机成像模型,解算出图像中物体特征点的三维信息。最后,本文利用提取出的真实物体信息创建虚拟包围盒模型,代替其与虚拟模型进行相交测试,即将增强现实环境中虚实物体间的碰撞检测问题转化为常见的虚拟物体间的碰撞检测。此外,论文利用"AABB包围盒—k-D树”算法,对虚实物体进行碰撞检测。该方法将包围盒技术与空间剖分技术相结合,并且通过改进的求包围盒算法,加快了包围盒构建速度,提高了碰撞检测的效率。本文的研究成果可用于机械臂路径规划、遥操作机器人、机器人运动仿真等多个研究领域。文中提出的利用基于图像的三维重建技术,将增强现实环境中的虚实物体间的碰撞检测转换为虚拟对象间的相交测试的思路,经过实验证明,是行之有效的。