随着人们生活水平的不断提高,旅游产品与服务模式也在不断升级。增强现实技术通过将计算机生成的虚拟信息融合到真实场景中,提供了更多的交互模式,让游客对真实世界有更强烈的沉浸感。本文针对旅游系统中增强现实技术的应用,以及如何提高增强现实系统的性能和用户服务体验,进行深入研究。本文主要研究内容如下:研究自然特征识别算法。针对传统ORB算法提取特征点数量不足,没有解决尺度不变性与旋转不变性的问题,本文提出了改进的ORB算法。利用SURF算法检测特征点,通过构建高斯金字塔使其具有尺度不变性,使用Harris算法选择最优特征点,通过灰度质心法使其具有旋转不变性,最后通过RANSAC算法提纯匹配点对。实验表明,该算法具有速度快、识别率高、鲁棒性好等优点。研究三维注册算法。针对传统方法计算单应性矩阵配准精度低的问题,本文通过改进单应性矩阵的计算方法,得到了更精确的单应性矩阵。实验表明,改进的单应性矩阵配准精度更高,三维注册结果更加准确,增强的效果更加逼真。最后设计并实现了基于自然特征提取的增强现实旅游系统。采用Open CV和OpenGL开源图像处理库,结合Autodesk Maya,使用C++语言进行系统的开发。设计了屏幕2D播放、图像2D播放与三维立体播放三种旅游视频播放模式,设计了模型展示、模型交互展示等功能。测试表明系统具有较好的实时性、鲁棒性。