等高线是地图中用来模拟地表形态的常用方法,可作为其他地物要素的位置参考,传统的纸质等高线地形图因其整体宏观性强,便于携带,使用方便等特点被地理工作者作为辅助地理环境认知的有效工具。但是随着信息化技术的发展,纸质等高线图的缺陷也日益突出,地形“降维”造成认知功能下降,表现形式单一,影响了等高线的普及应用。增强现实技术（Augumented Reality,AR）是虚拟现实技术的一个新分支,具有虚实结合、表现力强、交互性好、使用方便等优点,在古迹恢复、娱乐、医学、军事、教育等领域得到了广泛应用。通过引入AR技术,将本身不可见、难以认知和想象的空间信息以直观的方式,在真实环境中进行融合展示,增强用户的认知能力,这有助于用户充分理解和把握等高线及其地形特征的真正含义,不论是在专业研究还是大众应用上,都具有重要的意义。此外,AR技术的引入也为等高线提供了一种新型的可视化方式。采用AR方式展示等高线并进行大众化应用,需要解决以下关键问题:首先,AR系统一般使用非量测相机,而大多数非量测相机参数标定方法存在易用性问题。广为使用的棋盘格方法存在携带不便、易受干扰等限制,AR系统需要更简单方便的相机标定方法。其次,稳定的相机姿态跟踪是AR系统流畅运行的关键,但跟踪失败、虚拟物体抖动却是相机姿态跟踪中的常见现象,这些影响视觉效果的现象需要尽量减少或消除,以给用户更好的体验。最后,AR系统通常需要使用专业的软件预先生成三维模型并随AR系统分发,限制了 AR系统的推广,而能否在线生成模型是AR系统大众化推广的重要因素。本文基于AR的相关理论和技术,分析研究了等高线的图像特征,以视频环境下等高线的增强展示为目标,对上述关键问题进行了深入研究,主要研究内容与成果如下:1)研究了基于A4纸进行相机标定的方法传统的相机标定方法比较复杂,需要预知的控制点或棋盘格模板,不便于大众化应用。本文以易于获取的A4纸作为标识物,提出了一种稳健的灭点提取方法,通过提取A4纸在图像中的四条边即两对平行线,计算图像平面两个正交方向的灭点,基于二灭点方法计算出相机的内参。本文方法在提取平行线时顾及了背景噪声,可靠性高,简单易行。2)提出了一种基于等高线自然特征点的相机姿态稳健跟踪方法基于对等高线图像特征的分析,本文选择ORB算法提取等高线图的自然特征点,采用随机抽样一致性（RANSAC）算法减少误匹配,以减少相机跟踪失败的现象,同时通过双向匹配的策略提高RANSAC算法的过滤效率,在获取匹配结果后,估算出真实三维空间到图像二维平面的旋转向量和平移向量,最后对计算得的旋转向量和平移向量进行平滑处理,以消减虚拟对象在相邻帧之间的抖动现象。3)研究了基于等高线标识板的虚实融合方法以上述关键技术作为支撑,本文分析了AR场景的渲染流程,研究了视频相机与虚拟相机的对应关系,通过将标识板的等高线图像纠正后转化为等高线矢量,构建对应的三维地形,然后提取地形特征线,并与视频虚实融合,在更友好的环境中增强用户对等高线及等高线特征的理解和认知。实验结果验证了本文方法的有效性和可靠性。在AR环境中等高线的表现力更丰富,使用更友好,本文方法可以在教育和旅游等领域推广应用。本文的研究成果也为其他相关研究提供了有益借鉴。