本发明属于计算机视觉领域，具体涉及了一种基于三维视觉的圆柱体增强现实方法、系统、装置，旨在解决现有技术很难对圆柱体进行增强现实的问题。本发明方法包括：对获取的圆柱体多视角的视频图像集中每一个图像，采用霍夫变换方法拟合圆柱体在图像中的轮廓线，并建世界坐标系；基于射影不变性和成像原理，计算每张图像对应的相机姿态；重建圆柱体三维模型；基于重建的三维模型获取视频图像并进行帧间相机姿态跟踪计算，获得每一帧图像对应的相机姿态；通过获得的相机姿态将虚拟图像叠加到圆柱体视频图像上，实现圆柱体增强现实。本发明方法离线重建和在线跟踪精度高、速度快，并且叠加的虚拟物体稳定，实现了圆柱体增强现实的目的。