近年来,增强现实（Augmented Reality,AR）技术随着数字化浪潮迎来迅猛发展,该技术对建设数字化城市具有重要意义。同时在元宇宙应用中,人们更加渴望通过实现虚拟世界同真实世界的深度融合来提升交互体验。目前,AR技术在真实感和交互性两方面仍然存在有较大的提升空间,上述两方面的问题也将会一直是学术研究的热点方向,引发越来越多学者的关注。本文针对增强现实应用中真实感缺失和交互性不足两方面的问题,着重介绍了本文如何通过借助光照测量,真实感渲染等多种方法,设计实现一套运行于移动端的交互性AR应用。经验证,本文所设计实现的系统可在复杂环境下满足使用者对于真实感几何一致性,光照一致性的需求。能够实现真实场景和虚拟物体融合效果的提升。最后,在交互性方面能够实现虚拟物体同真实环境的交互,其主要研究工作如下:（1）本文针对真实感要求中的几何一致性问题,首先研究了基于SLAM实现复杂场景下相机跟踪注册的方法。然后面向真实环境和虚拟物体之间发生遮挡的情况,通过将场景的离线地图与场景配准到统一世界坐标系来恢复尺度关系,并借助深度缓冲区还原场景与虚拟物体之间的遮挡关系。（2）本文针对真实感要求中的光照一致性问题,首先研究了基于物理的材质模型的算法。该算法通过对渲染方程进行分解来提取镜面反射和漫反射光,并分别基于投影纹理映射（Projective Texture Mapping）和球谐函数（Spherical Harmonics）对上述两项进行简化从而实现快速渲染。然后设计了一套完整适用于增强现实应用的采集渲染工作流。最后实现了光照模型和BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function）材质模型的结合渲染,以及常见不透明金属和非金属材质的真实感渲染。（3）本文针对交互性问题,首先研究了如何实现虚拟物体和真实环境之间碰撞,摩擦等的物理特性,并实现了多个用户之间交互性设计。然后采用重建算法获得真实环境的模型,进而实现了模型到世界坐标系的配准,并将其作为场景代理参与后端物理模拟。最后对于用户发出的移动请求更新对应代理位置信息,实现用户代理和场景代理之间的物理模拟,并将模拟结果实时传送回客户端完成渲染。（4）本文开发了一套基于Android的移动端应用程序,可实现后台处理用户相关请求的处理和网络传输功能。客户端采用OpenglES实现渲染,渲染层和逻辑层之间使用JNI（Java Native Interface）实现通信;在后端搭建了 Epoll服务器,通过RPC（Remote Procedure Call）远程调用传送客户端命令,使用Protocol Buffer对自定义数据进行序列化和反序列化后封包传输。