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近年来,随着智能手机的大规模普及、VR盒子的流行和各种高质量VR头盔的上市,VR产业迎来了一个高速发展期,同时也带动MR和AR的快速发展。VR、MR和AR提供了一种新的平台,许多传统的应用可以在新平台下获得新的生命,而许多以前难以实现的应用可以在新平台下顺利实现。本论文主要探索了MR技术在书画临摹方面的应用。论文的主要工作和创新总结如下。本文提出了基于MR的书画临摹系统,并分别在光学透射式MR头盔和视频透视式MR头盔予以实现。与传统书画临摹方式相比,基于MR的书画临摹系统直接将虚拟书帖/画帖显示在桌上,不需要将薄纸覆盖在字帖上,不存在遮挡问题,因此不仅可以临摹传统浓墨书帖,还可以临摹传统临摹方法很难实现的浓淡色彩细腻变化的画帖。MR不仅可以静态展示全幅,还可以一笔一划地动态展示书写作画过程,相当于手把手地教。另外基于MR的书画临摹系统既可以工作在摹写方式,即长时间不间断地显示书帖/画帖,也可以工作在临帖方式,即间歇式显示书帖/画帖,将传统的临帖和摹写两种不同的练习方式集中在一个系统中。同时基于MR的书画临摹系统是一种纯数字系统,经济环保。本文提出并设计实现了一款光学透射式MR头盔,深入研究了光学透射式MR头盔中的三维注册问题,推导出了简洁透射变换公式。通过手机监测头盔运动,实现了从图像特征点提取,到手机空间位置与姿态解码和书帖/画帖空间逆变换整个三维注册过程,使得显示在书桌上的书帖/画帖与书桌融为一体,不随头盔的移动而移动。本文将ZED深度相机与HTC Vive VR头盔相结合,在UNITY 3D平台上编程,实现了一款视频透射式MR头盔,利用ZED相机的空间位置与姿态自动跟踪能力,编程解决了三维注册问题,使得显示在书桌上的书帖/画帖与书桌融为一体,不随头盔的移动而移动。实验表明,本论文开发的提出了基于MR的书画临摹系统工作稳定。该系统所涵盖的技术不仅可以用于书画临摹,还可广泛用于相关行业的技能培训、虚拟训练等。