增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中場(chǎng)景無(wú)縫融合技術(shù)的研究.pdf

1、隨著快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、圖像處理技術(shù)、人工智能技術(shù)等，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)逐漸成為近幾年來(lái)的研究熱點(diǎn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將真實(shí)世界與虛擬對(duì)象無(wú)縫的融合起來(lái)，融合的虛擬對(duì)象所產(chǎn)生的視覺效果與原始場(chǎng)景相同，使用戶的視覺感受得到了加強(qiáng)，用戶可以在感官上確信由計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境就是現(xiàn)實(shí)環(huán)境，從而獲得完全的沉浸感。這項(xiàng)技術(shù)與現(xiàn)實(shí)世界有著非常緊密的聯(lián)系，因此在國(guó)民生活中的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、旅游業(yè)、電影制作、室內(nèi)設(shè)計(jì)、軍事訓(xùn)練、機(jī)械維護(hù)及修理等多個(gè)領(lǐng)

2、域中都有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
　　 近年來(lái)對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究不斷深入，這使得對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的無(wú)縫虛實(shí)融合的研究日益成為研究熱點(diǎn)。場(chǎng)景的無(wú)縫融合技術(shù)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的核心技術(shù)之一，它致力于在不進(jìn)入真實(shí)場(chǎng)景的前提下將物體無(wú)縫地添加到真實(shí)場(chǎng)景中，用戶可以直觀的感知真實(shí)世界與虛擬對(duì)象的融合，這些形象化的融合信息可以幫助用戶在腦海中進(jìn)行想象與分析，借助于人的形象思維能力使用戶達(dá)到沉浸感。本文圍繞著實(shí)現(xiàn)真實(shí)環(huán)境與虛擬對(duì)象的無(wú)縫合成的目標(biāo)，基

3、于以下兩個(gè)方面進(jìn)行研究與探討，
　　 (1)對(duì)于較為簡(jiǎn)單的無(wú)遮擋情況下的虛擬對(duì)象插入，可將場(chǎng)景圖像與虛擬對(duì)象的二維圖像進(jìn)行無(wú)縫合成，使真實(shí)場(chǎng)景與虛擬對(duì)象的光照效果保持一致，從而使得合成后的場(chǎng)景圖像足夠真實(shí)。本文實(shí)現(xiàn)了泊松圖像編輯算法，并針對(duì)泊松圖像編輯算法的缺陷提出了一種新的圖像無(wú)縫合成算法。
　　 (2)上一種實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景融合的方法適用于原始場(chǎng)景中不存在遮擋虛擬對(duì)象的物體的情況，如果場(chǎng)景中原始存在的物體遮擋了虛擬對(duì)象的一部

4、分，則需要根據(jù)場(chǎng)景圖像恢復(fù)場(chǎng)景的原始三維結(jié)構(gòu)，并在場(chǎng)景中插入虛擬對(duì)象的三維模型，實(shí)現(xiàn)幾何一致性、光照一致性，本文提出了一種基于場(chǎng)景幾何特性的單視圖建模技術(shù)，充分利用用戶提供的信息，首先估算出場(chǎng)景的影滅點(diǎn)，確定相機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣;然后，利用場(chǎng)景中的幾何約束關(guān)系求得場(chǎng)景特征點(diǎn)的坐標(biāo);最后，從圖像中提取紋理并糾正透視變形，基于OpenGL(Open Graphics Library)繪制出原始的場(chǎng)景結(jié)構(gòu)，并將糾正后的紋理映射到場(chǎng)景結(jié)構(gòu)的各個(gè)面上，