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当前,增强现实(AR)技术及其应用的发展突飞猛进,基于增强现实的教育教辅应用系统拥有相当巨大的发展空间。具备虚实结合和实时交互双重特性的增强现实技术能够拓展学习视角,令学习者能够将复杂的空间关系和抽象概念形象化。教育环境下的增强现实技术应用可发展性强,教育教辅领域对利用增强现实技术辅助课程教学的需要愈加迫切。但是当下,师生实际需求的增强现实应用系统开发相对缺乏,且增强现实的图像配准算法存在配准率较低、实时性较差的问题。针对以上问题,本文在深入研究传统算法的基础上,提出了一种改进的增强现实图像配准方法。并结合算法研究进行了总体框架设计,实现了一款基于Unity3D的机械制图教育教辅应用系统。首先,本文以增强现实技术和教育教辅应用为切入点,广泛查阅国内外相关文献,对增强现实技术及基于AR的教育教辅应用发展现状等进行了综述;另外,本文在研究传统增强现实图像配准算法的基础上,提出了一种改进的ORB图像配准方法,相比较于其他AR图像配准算法,改进算法的配准率和实时性有所提升,较好地解决了ORB图像配准算法配准率低、实时性差的问题;然后,进行了机械制图教育教辅应用系统总体框架设计,并从系统功能模块分析、系统体系结构设计及系统仿真工作流程三个方面对系统的总体设计进行说明;最后,本文结合Unity3D引擎及优化算法插件,实现了一款机械制图教育教辅应用系统。该应用系统主要面向初、高中教育阶段,为进一步验证系统的可行性、有效性及交互性,有针对性地进行用户测试,测试结果显示本设计中的教育教辅应用系统能够满足使用者的应用需求,取得了良好的教学效果。