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在一般的基于ARToolKit的增强现实(Augmented Reality, AR)应用程序开发过程中,许多开发者直接使用OpenGL这个比较底层的图形库来创建和渲染3D模型,这种方式的缺点是需要编写很多代码,需要应用开发者关注图形渲染的底层细节,而且在更换标记卡或者3D模型的时候,需要重新编译链接整个应用程序,工作复杂而耗费时间。而Virtools是一款成熟的商业3D游戏引擎,在各个领域有众多应用。首先它能支持各种符合国际标准的通用3D模型的导入,其次它本身包含着一个渲染引擎,对于渲染各种3D模型毫无困难。同时,Virtools自带的行为模块(Behavi or Building Block)集合中还包含了AR应用程序所需要的视频采集和播放模块,并且Virtools的SDK支持用户创建自定义行为模块,并能很容易地与其自带的行为模块进行交互和协作。另外,它还具有程序运行过程中能动态改变输入参数的特点。因此,本文原创了一个Virtools的基于ARToolKit的增强现实插件Z_ARTo-olKit,其中包含5个增强现实行为模块。通过Z_ARToolKit把ARToolKit和Vi-rtools游戏引擎结合起来,利用Virtools的优势,为不想关注于使用OpenGL建立模型、渲染模型和编码的增强现实开发人员提供一种更简便的方案,解决了一般的基于ARToolKit的增强现实应用程序开发的上述缺陷。另一方面,也扩展了Virtools,使其支持AR技术,扩大了它的应用范围。本文的主要研究工作和创新点包括：1.设计并实现一个Virtools游戏引擎的基于ARToolKit的增强现实插件Z_A-RToolKit。2.在Z_ARToolKit和Virtools的基础上提出并实现了无需代码编程的AR应用程序开发方法。3.提出了测量Virtools基于Z ARToolKit开发的AR应用程序中目标的跟踪精度的实验方案。