增强现实是把计算机生成的虚拟物体信息合成到用户感知的真实世界中的一种技术。本文在研究摄像机模型及相关标定技术的基础上,以增强现实技术中的跟踪配准技术为研究对象,以提高跟踪配准性能为研究目的,围绕虚拟视觉伺服算法,研究了一种基于虚拟视觉伺服的摄像机标定方法,并在此基础上实现了一种基于自然特征点的无标志物跟踪配准算法,并开发了一个适合增强现实户外环境中具有平面结构的无标志物跟踪系统。在研究增强现实中基于视觉的三维配准技术和机器人学中的视觉伺服的基础上,利用视觉伺服的理论来解决增强现实中的配准问题,并将其应用在摄像机标定上。在现有标定技术的基础上,研究了一种基于虚拟视觉伺服的摄像机标定方法。与现有标定方法相比,这种方法更灵活、可靠。在摄像机准确标定的基础上,实现了一种鲁棒的基于自然特征点的视觉跟踪算法。算法中加入了置信度的分析,利用统计学中的M-estimator、LMeds等算法来排除外点,增强了算法的鲁棒性。最后对本文的算法与LAGRANGE最小化方法、Dementhon算法进行了对比,实验表明本文算法具有更高的精度且具有较好的实时性,能够满足大多数增强现实系统对跟踪技术的要求。在研究当前增强现实中基于模型和基于运动匹配的无标志物跟踪系统的基础上,在基于虚拟视觉伺服准确标定的基础上,开发了一个适合增强现实户外环境中具有平面结构的无标志物跟踪系统。从系统的开发需求、实现流程等方面详细阐述了系统实现,通过实验描述了系统实现过程。实验证明了系统在增强现实系统中的可用性。